WO2009062777A1 - Verbindungselement - Google Patents

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WO2009062777A1
WO2009062777A1 PCT/EP2008/062725 EP2008062725W WO2009062777A1 WO 2009062777 A1 WO2009062777 A1 WO 2009062777A1 EP 2008062725 W EP2008062725 W EP 2008062725W WO 2009062777 A1 WO2009062777 A1 WO 2009062777A1
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connecting element
holder
measuring device
element according
housing part
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Sodan
Michael Munz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/002—Seats provided with an occupancy detection means mounted therein or thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512—Passenger detection systems
    • B60R21/01516—Passenger detection systems using force or pressure sensing means

Definitions

  • the invention relates to a connecting element according to the preamble of the independent claim.
  • Force measurement for a vehicle seat is used to determine a vehicle occupant weight and its distribution. This helps in the control of personal protective equipment, such as airbags. For example, a force introduced into the connecting element leads to a displacement of a magnet in relation to a Hall sensor. The force is then measurable.
  • the connecting element has two housing parts, wherein a first housing part has a plug for emitting signals of the connecting element and a second part has the measuring device and the mechanical function as a connecting element. The measuring element is thereby decoupled from a force which acts on the signal output means, for example by cable pull. For this purpose, a spring contact can be used.
  • the connecting element according to the invention with the features of the independent claim has the advantage that can be dispensed with a circuit board or inserts and so the structure is further simplified.
  • the electrical components and the sensor system are applied in a material-locking manner to the conductor tracks of the holder which the measuring device has.
  • the signal output means with the interconnects electrically coupled decoupled can be significantly reduced.
  • components such as the blank or press-fit zones and steps in the production process are thus eliminated. Decisive steps are, for example, pressing the printed circuit board into the connector housing and packing and fitting the contact spring.
  • the manufacturing process of the connector housing can be simplified by the connector pins are attached easier, and it is essentially only two inserts.
  • the connecting element is, for example, a bolt or a screw which can be inserted into the seat stalls of a vehicle. This ensures that the installation of this connecting element does not lead to a booster seat.
  • the measuring device is configured for force measurement and absorbs the force introduced into the connecting element, which for example leads to a displacement between a sensor, such as a Hall sensor and a magnet.
  • a sensor such as a Hall sensor and a magnet.
  • the introduction of force for example, can be measured by sensors that can absorb a strain or the like. This allows the measuring device once record movements or mechanical stresses.
  • the force measurement is particularly relevant for a weight measurement of the vehicle occupants, since such a weight measurement influences the activation of personal protection devices, such as airbags, to what extent an airbag or even an airbag can be triggered.
  • Signaling means are, for example, plug pins or other mechanical connections that allow the delivery of signals.
  • the signal output can also be done without a line, i. H. be provided a mechanical connection.
  • the connecting element according to the invention has two housing parts, which are connected to one another, wherein the first housing part, the signal output medium is thus used as a plug, while the second housing part has the measuring device to measure the introduced force.
  • the holder is a leadframe which has conductor tracks which are separated from one another, for example by plastic or air.
  • conductor tracks which are separated from one another, for example by plastic or air.
  • the sensors are preferably Hall sensors, but it is also possible to use strain gauges or other sensors which, for example, are able to absorb a mechanical stress. Other sensors may also be used to accommodate movement of one part of the connecting element to another part, for example optical sensors.
  • the signal output means are electrically coupled to the tracks in a decoupled manner to decouple forces from the electrical connection that act on the signal output means and could affect signal transmission from the tracks to the signal output means. This is avoided according to the invention, so that the electrical transmission of the signals is improved.
  • the electrical components are two capacitors, which are connected in parallel to the terminals of the sensor. These capacitors can be used, for example, to keep away high pulses from the sensor by the capacitors short-circuiting these pulses. For other electromagnetic interference, such capacitors may be important. It is also advantageous that the cohesive connection of the sensor and the at least two electrical components is applied to the interconnects by Leitkleben, soldering or welding. The conductive bonding is particularly advantageous since the curing step of the conductive adhesive can be carried out together with that of the adhesive used to fasten the sensor. The use of such a conductive adhesive ensures both the mechanical attachment, as well as the electrical connection.
  • the signal output means at least two
  • the cohesive connection can be realized here in particular by welding.
  • the connector pins are used for connection with, for example, electrical cables. By pressing the contact springs on the tracks, the connection is particularly easy to produce.
  • the at least two connector pins are injected into the first housing part.
  • the injection of such connector pins is a particularly cost-effective production variant.
  • the holder has a first section, on which the sensor system and the at least two electrical components are applied.
  • the holder further has a second portion, which press the contact springs, wherein the holder itself is made in one piece and the first and the second portion are realized by a bend.
  • This allows a particularly simple production of the connecting element according to the invention.
  • a mechanical barrier between the two adhesive surfaces ensures that mutual contamination between them is ruled out.
  • the components (two capacitors) are bonded by conductive bonding with another
  • Adhesive applied as the HaII-IC which is mechanically fixed with a silicone adhesive, before it is electrically contacted by Schöpflötens with the leadframes.
  • This mechanical barrier (“plastic collar”) is injected in the same production step, in which the leadframes are molded around with plastic.
  • FIG. 1 shows, in simplified form, the part of the construction of the connecting element which is relevant according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the first housing part
  • Figure 4 shows the holder with its three inserts
  • Figure 5 shows the built-in holder without components.
  • Figure 1 shows schematically the signal output means are connected to the holder 104.
  • the first housing part 100 has the signal output means, consisting of at least one connector pin 101 of contact springs 103 and 102, wherein here only the contact spring 103 is shown in connection with the holder 104.
  • the contact spring 103 presses on conductor tracks which are located on the holder 104.
  • the electrical connection is force-decoupled from forces acting on the first housing part 100 manufactured.
  • On the holder 104 are cohesively electrical components 105 and the sensor 106, in this case applied a Hall sensor.
  • the Hall sensor 106 is located opposite a magnet 107, which is mounted on a bending beam 108 and at a
  • the contact spring 103 is welded to the plug pin 101.
  • the electrical components 105 and the sensor 106 are presently by conductive adhesive on the
  • the angulation is here in 90 degrees.
  • One of the contacts is realized by the conductor tracks of the holder, thus the leadframe.
  • the leadframes are three individual parts, which only shortly before inserting into the
  • the three parts are a central part 41 and symmetrically outer parts 42 and 40, wherein all three parts a receiving surface for the components and the contacts for
  • FIG. 5 is a further illustration of the built-in leadframe, wherein a barrier 50 prevents contamination between the adhesive surfaces 51 and 52 as well as 53 and 54. The contamination is possible because different glue for the
  • the adhesives may be designed as conductive adhesives, particularly for the capacitors, while for the HaII-IC it may be useful to make patches for making the electrical connection.

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Abstract

Es wird ein Verbindungselement mit einem Messvorrichtung zur Kraftmessung für einen Fahrzeugsitz vorgeschlagen. Das Verbindungselement weist Signalabgabemittel in einem ersten Gehäuseteil und eine Messvorrichtung in einem zweiten Gehäuseteil auf. Die Messvorrichtung selbst weist einen Halter mit Leiterbahnen für eine Sensorik auf. Die Sensorik und die wenigstens zwei elektrischen Bauelemente sind auf den Leiterbahnen stoffschlüssig aufgebracht. Die Signalabgabemittel sind mit den Leiterbahnen kraftentkoppelt elektrisch verbunden.

Description

Beschreibung
Titel Verbindungselement
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus DE 103 54 585 Al ist bereits ein Verbindungselement bekannt, dass zur
Kraftmessung für einen Fahrzeugsitz dient, um ein Fahrzeuginsassengewicht und dessen Verteilung zu bestimmen. Dies hilft bei der Ansteuerung von Personenschutzmitteln, wie Airbags. Eine in das Verbindungselement eingeleitete Kraft führt beispielsweise zu einer Verschiebung eines Magneten im Bezug zu einem Hallsensor. Damit ist die Kraft dann messbar. Das Verbindungselement weist zwei Gehäuseteile auf, wobei ein erster Gehäuseteil einen Stecker zur Abgabe von Signalen des Verbindungselements aufweist und ein zweiter Teil die Messvorrichtung und die mechanische Funktion als Verbindungselement aufweist. Das Messelement ist dabei von einer Kraft, die auf die Signalabgabemittel wirkt, beispielsweise durch Kabelzug, entkoppelt. Dazu kann eine Federkontaktierung verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verbindungselement mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass auf eine Leiterplatte oder auf Einlegeteile verzichtet werden kann und so der Aufbau noch weiter vereinfacht wird. Erfindungsgemäß werden nämlich die elektrischen Bauelemente und die Sensorik auf den Leiterbahnen des Halters, den die Messvorrichtung aufweist, stoffschlüssig aufgebracht. Zusätzlich sind die Signalabgabemitteln mit den Leiterbahnen kraftentkoppelt elektrisch verbunden. Damit kann der Bau- raum, der Materialeinsatz und der Herstellungsaufwand für das Steckergehäuse deutlich reduziert werden. Erfindungsgemäß entfallen damit Komponenten wie die Platine oder Einpresszonen und weiterhin Schritte im Fertigungsprozess. Ent- fallende Schritte sind beispielsweise, das Einpressen der Leiterplatte in das Steckergehäuse und das Verpacken und Bestücken der Kontaktfeder. Weiterhin kann der Herstellungsprozess des Steckergehäuses vereinfacht werden, indem die Steckerpins einfacher befestigt werden, und es sich im Wesentlichen nur noch um zwei Einlegeteile handelt.
Bei dem Verbindungselement handelt es sich vorliegend beispielsweise um einen Bolzen oder eine Schraube, die in das Sitzgestühl eines Fahrzeugs eingebracht werden kann. Damit wird erreicht, dass der Einbau dieses Verbindungselements zu keiner Sitzerhöhung führt.
Die Messvorrichtung ist zur Kraftmessung konfiguriert und nimmt dabei die in das Verbindungselement eingeleitete Kraft auf, die beispielsweise zu einer Verschiebung zwischen einem Sensor, wie einem Hallsensor und einem Magneten führt. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen denkbar, bei denen die Krafteinlei- tung, beispielsweise über Sensoren messbar ist, die eine Dehnung oder ähnliches aufnehmen können. Damit kann die Messvorrichtung einmal Bewegungen oder mechanische Spannungen aufnehmen. Die Kraftmessung ist vorliegend insbesondere für eine Gewichtsmessung der Fahrzeuginsassen relevant, da eine solche Gewichtsmessung die Ansteuerung von Personenschutzmitteln, wie Air- bags dahingehend beeinflusst, wie stark ein Airbag oder ob überhaupt ein Airbag ausgelöst werden kann.
Signalabgabemittel sind beispielsweise Steckerpins oder andere mechanische Anschlüsse, die die Abgabe von Signalen ermöglichen. Letztlich kann die Signal- abgäbe auch ohne eine Leitung, d. h. eine mechanische Verbindung vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement weist zwei Gehäuseteile auf, die miteinander verbunden werden, wobei der erste Gehäuseteil die Signalabgabe- mittel mithin als Stecker verwendet wird, während der zweite Gehäuseteil die Messvorrichtung aufweist, um die eingeleitete Kraft zu messen.
Bei dem Halter handelt es sich vorliegend um einen Leadframe, der Leiterbahnen aufweist, die beispielsweise durch Kunststoff oder Luft voneinander getrennt sind. Damit können mehrere Bauelemente und auch eine Sensorik auf diesen Halter aufgebracht werden.
Bei der Sensorik handelt es sich vorzugsweise um eine Hallsensorik, es können jedoch auch Dehnmessstreifen oder andere Sensoren verwendet werden, die beispielsweise in der Lage sind, eine mechanische Spannung aufzunehmen. Auch andere Sensoren können verwendet werden, um eine Bewegung eines Teils des Verbindungselements gegenüber einem anderen Teil aufzunehmen, beispielsweise optische Sensoren.
Die stoffschlüssige Aufbringung der Bauelemente und der Sensorik auf den Leiterbahnen ermöglicht sowohl eine elektrische als auch mechanische Verbindung.
Die Signalabgabemittel sind mit den Leiterbahnen kraftentkoppelt elektrisch ver- bunden, um solche Kräfte von dieser elektrischen Verbindung zu entkoppeln, die auf die Signalabgabemittel wirken und die Signalübertragung von den Leiterbahnen zu den Signalabgabemitteln beeinflussen könnten. Dies wird erfindungsgemäß vermieden, so dass die elektrische Übertragung der Signale verbessert wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verbindungselements möglich.
Es ist vorteilhaft, dass die elektrischen Bauelemente zwei Kondensatoren sind, die parallel zu den Anschlüssen der Sensorik geschaltet sind. Diese Kondensatoren können beispielsweise dazu verwendet werden, um hohe Impulse von der Sensorik fern zu halten, indem die Kondensatoren diese Impulse kurzschließen. Auch für andere elektromagnetische Störungen können solche Kondensatoren wichtig sein. Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die stoffschlüssige Verbindung der Sensorik und der wenigstens zwei elektrischen Bauelemente auf den Leiterbahnen durch Leitkleben, Löten oder Schweißen aufgebracht wird. Das Leitkleben ist dabei beson- ders vorteilhaft, da der Aushärteschritt des Leitklebers gemeinsam mit dem des zur Befestigung der Sensorik verwendeten Klebers ausgeführt werden kann. Die Verwendung eines solchen Leitklebers stellt sowohl die mechanische Befestigung, als auch die elektrische Verbindung sicher.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Signalabgabemittel wenigstens zwei
Steckerpins aufweisen, die mit den jeweiligen Kontaktfedern stoffschlüssig verbunden sind, über die Kontaktfedern für die elektrische Verbindung auf die Leiterbahnen drücken. Die stoffschlüssige Verbindung kann hier insbesondere durch Schweißen realisiert sein. Die Steckerpins dienen zur Verbindung bei- spielsweise mit elektrischen Kabeln. Durch das Aufdrücken der Kontaktfedern auf die Leiterbahnen ist die Verbindung besonders einfach herstellbar.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die wenigstens zwei Steckerpins in das erste Gehäuseteil eingeschossen sind. Das Einschießen von solchen Steckerpins ist eine besonders kostengünstige Herstellungsvariante.
Vorteilhafterweise weist der Halter einen ersten Abschnitt auf, auf dem die Sensorik und die wenigstens zwei elektrischen Bauelemente aufgebracht sind. Der Halter weist jedoch weiterhin einen zweiten Abschnitt auf, dem die Kontaktfedern drücken, wobei der Halter selbst einstückig ausgeführt ist und der erste und der zweite Abschnitt durch eine Abwinkelung realisiert sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Fertigung des erfindungsgemäßen Verbindungselements. Zudem sorgt eine mechanische Barriere zwischen den zwei Klebeflächen dafür, dass eine gegenseitige Kontamination untereinander ausgeschlossen ist. Die Bauelemente (zwei Kondensatoren) werden mittels Leitkleben mit einem anderen
Klebestoff aufgebracht, als der HaII-IC, welcher mit einem Silikon- Klebstoff mechanisch fixiert wird, bevor er mittels Schöpflötens elektrisch mit den Leadframes kontaktiert wird. Diese mechanische Barriere („Kunststoff kragen") wird im selben Fertigungsschritt mit angespritzt, in dem die Leadframes kunststoffumspritzt wer- den. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 vereinfacht den erfindungsgemäß relevanten Teil des Aufbaus des Verbindungselements.
Figur 2 eine perspektivische Darstellung des ersten Gehäuseteils,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Halters,
Figur 4 den Halter mit seinen drei Einlegeteilen und
Figur 5 den eingebauten Halter ohne Bauelemente.
Figur 1 zeigt nun schematisch die Signalabgabemittel mit dem Halter 104 verbunden sind. Der erste Gehäuseteil 100 weist die Signalabgabemittel, bestehend aus wenigstens einem Steckerpin 101 von Kontaktfedern 103 sowie 102, wobei hier nur die Kontaktfeder 103 in Verbindung mit dem Halter 104 gezeigt ist. Die Kontaktfeder 103 drückt dabei auf Leiterbahnen, die sich auf dem Halter 104 befinden. Damit wird die elektrische Verbindung kraftentkoppelt von Kräften die auf den ersten Gehäuseteil 100 wirken hergestellt. Auf dem Halter 104 sind stoffschlüssig elektrische Bauelemente 105 und die Sensorik 106, vorliegend ein Hallsensor aufgebracht. Der Hallsensor 106 befindet sich gegenüber einem Ma- gneten 107, der auf eine Biegebalken 108 aufgebracht ist und sich bei einer
Krafteinleitung in das Verbindungselement in Bezug auf den Hallsensor bewegt, so dass über diese Bewegung die Kraftmessung erreicht wird.
Der Einfachheit halber sind nicht dargestellt, wie der Halter 104 im zweiten Ge- häuseteil, das beispielsweise aus dem Stand der Technik hervorgeht, eingebaut ist. Darüber hinaus sind weitere Details des ersten und des zweiten Gehäuseteils der Einfachheit halber weggelassen worden.
Die Kontaktfeder 103 ist mit dem Steckerpin 101 verschweißt. Die elektrischen Bauelemente 105 und die Sensorik 106 sind vorliegend durch Leitkleber auf den
Leiterbahnen des Halters 104 aufgebracht.
Deutlich ist die Abwinkelung hier in 90 Grad. Eine der Kontakte wird durch die Leiterbahnen des Halters, mithin des Leadframes realisiert. Bei den Leadframes handelt sich um drei einzelne Teile, welche erst kurz vor dem Einlegen in das
Spritzgießwerkzeug aus dem 3er- Paket vereinzelt werden.
Fig. 4 zeigt die drei Teile des Leadframes im uneingebauten Zustand. Die drei Teile sind ein Mittelteil 41 und jeweils symmetrisch Außenteile 42 und 40, wobei alle drei Teile eine Aufnahmefläche für die Bauelemente sowie die Kontakte für
Verbindung zum Steckerteil aufweisen.
Fig. 5 ist eine weitere Darstellung des eingebauten Leadframes, wobei eine Barriere 50 eine Kontamination zwischen den Klebeflächen 51 und 52 sowie 53 und 54 verhindert. Die Kontamination ist möglich, weil verschiedene Kleber für die
Befestigung der Kondensatoren einerseits und den HaII-IC andererseits verwendet werden. Die Kleber können als Leitkleber ausgeführt sein, insbesondere für die Kondensatoren, während für den HaII-IC Schöpflöten zum Herstellen der e- lektrischen Verbindung nützlich sein kann.

Claims

Ansprüche
1. Verbindungselement mit einer Messvorrichtung zur Kraftmessung für einen Fahrzeugsitz mit Signalabgabemitteln (101) in einem ersten Gehäuseteil, und einer Messvorrichtung (106) in einem zweiten Gehäuseteil, wobei die Mess- Vorrichtung (106) einen Halter (104) mit Leiterbahnen für eine Sensorik (106) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (106) und wenigstens zwei e- lektrische Bauelemente (105) auf den Leiterbahnen stoffschlüssig aufgebracht sind, und dass die Signalabgabemittel (101) mit den Leiterbahnen kraftentkoppelt elektrisch verbunden sind.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauelemente zwei Kondensatoren (105) sind, die parallel zu Anschlüssen der Sensorik geschaltet sind.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (106) und die wenigstens zwei elektrischen Bauelemente (105) auf den Leiterbahnen durch Leitkleben, Löten oder Schweißen aufgebracht sind.
4. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Signalabgabemittel (101) wenigstens zwei Steckerpins aufweisen, die mit jeweiligen Kontaktfedern stoffschlüssig verbunden sind, wobei die Kontaktfedern für die elektrische Verbindung auf die Leiterbahnen drücken.
5. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Steckerpins in das erste Gehäuseteil (100) eingeschossen sind.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Halter (104) einen ersten Abschnitt, auf dem die Sensorik (106) und die wenigstens zwei Bauelemente (105) aufgebracht sind, und einen zweiten Abschnitt, auf den die Kontaktfedern (103) drücken, aufweist, wobei der Halter einstückig ausgeführt ist und der erste und zweite Abschnitt durch eine Abwinkelung realisiert sind.
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