CN109313047A - 传感器组件和用于制造传感器组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器组件(1)，其包括支架构件(2)、具有至少两个联接元件(9)的传感器元件(3)、至少两个插头触头(6)以及至少两个连接元件(5)，该连接元件用于电气连接联接元件(9)与插头触头(6)。支架构件(2)容纳具有至少两个联接元件(9)的传感器元件(3)以及至少两个插头触头(6)。借助于支架构件的间隔元件和分隔元件将连接元件定位在支架构件中，并且使连接元件彼此间隔开。同样，本发明涉及相应的制造方法。

Description

传感器组件和用于制造传感器组件的方法

技术领域

本发明涉及具有独立权利要求的特征的传感器组件以及用于传感器组件的制造方法。

背景技术

公开文献DE 10 2009 028 963公开了一种用于传感器组件的联接组件，该传感器组件具有联接元件，其在第一接触区域中电气且机械地与联接线缆的至少一个导线的端部连接，并且可在第二接触区域中电气且机械地与传感器元件连接。在此，联接元件至少部分地被塑料注塑包封部包围。

发明内容

根据本发明的传感器组件包括支架构件、具有至少两个联接元件的传感器元件、至少两个插头触头以及至少两个连接元件，该连接元件用于电气连接联接元件与插头触头。支架构件构造成容纳具有至少两个联接元件的传感器元件以及容纳至少两个插头触头。

在支架构件处构造有相对于支架构件的至少一个壁的至少一个间隔元件，以及构造有至少一个分隔元件。借助于至少一个间隔元件可使至少两个连接元件关于至少一个壁间隔开。借助于至少一个分隔元件可使连接元件彼此间隔开。具有支架的传感器组件允许安装在传感器中的构件的简单且精确的定位和它们的电气连接，该支架具有用于传感器元件、插头触头和连接元件的容纳部。连接元件可理解成导电带，如果其应与实际的传感器元件的联接部以及插头触头连接，可将其简单地装入支架中，并且通过间隔元件以及分隔元件定位和/或引导。连接元件、例如导电带的分隔防止在连接元件之间的不期望的电气接触。

用于制造传感器组件的方法包括制造步骤，制造支架构件，其具有用于插头构件的两个插头触头的容纳部。此外，支架构件具有用于具有至少两个联接元件的传感器元件的容纳部。支架构件还具有相对于支架构件的至少一个壁的至少一个间隔元件。同样，支架构件具有至少一个分隔元件。

借助于至少一个间隔元件可使至少两个连接元件关于至少一个壁间隔开，该连接元件可设置成电气连接联接元件与插头触头。借助于至少一个分隔元件可使连接元件彼此间隔开。

制造方法还包括制造步骤，制造插头构件，其具有至少两个插头触头。此外，在制造方法中还实现支架构件和插头构件相对彼此的定位，其中，由此将插头触头引入支架构件的内部空间中。

在从属权利要求中给出了传感器组件以及用于制造传感器组件的方法的有利的设计方案。

有利的是，支架构件以及至少一个间隔元件和分隔元件一件式地制成。具有间隔元件和分隔元件的支架构件的一件式的制造可具有的优点是，在第一个制造步骤中得到在支架构件中的定位辅助部，该定位辅助部合适地布置待容纳的构件并且使伸延的电气连接部取向好地彼此分隔地引导以及稳定后续的处理步骤。

插头触头有利地与插头构件机械连接，并且穿过在支架构件的壁中的开口引入到支架构件的内部空间中。

有利地，通过插头构件和支架构件彼此的定位将插头触头引入内部空间中。

在传感器组件的设计方案中，在联接元件和插头触头之间存在在支架构件内的错位，该错位通过连接元件补偿。连接元件通过至少一个间隔元件以及至少一个分隔元件至少部分地沿着错位引导。可有利地用作连接元件的是导电带，其是柔性的并且在装配传感器时、尤其在装入导电带时通过其柔性补偿和匹配联接元件与插头触头的错位。

此外，有利的是，插头构件与支架构件连接，由此将引入的插头触头固定在支架构件的内部空间中。因此，通过连接插头构件和支架构件预定和确定插头触头在支架构件中的取向，还应在此接触插头触头。

在制造方法的设计方案中，使支架构件和插头构件相对彼此定位地固定，由此确定插头触头在支架构件的内部空间中的位置。

在后续步骤中，将传感器元件引入支架构件中，并且由此定位传感器元件的联接元件。因此，可有利地实现传感器元件和相关的联接元件的取向。

在制造方法的设计方案中，通过以下方式使已经定位的联接元件与固定好的插头触头导电地连接，即，将连接元件放入支架构件中，并且使连接元件相应与相应的插头触头以及相应的联接元件导电地连接。连接元件的定位借助于至少一个间隔元件实现。连接元件彼此的分隔借助于至少一个分隔元件实现。通过在插头触头和联接元件已经定位在支架构件中时才进行电气连接的方案可补偿在制造传感器时出现的公差。作为连接元件的导电带由于其柔性能够实现简单的补偿，因为连接元件使其形状与支架构件中的必需的走向匹配。

在有利的设计方案中，用密封材料填装支架元件的内部空间，其中，密封材料至少密封地包围具有联接元件的传感器元件、插头触头的至少与连接元件的接触区域处以及连接元件。引入例如由硅酮构成的密封材料能够实现在预装配的状态中保护安装的零件。有利地，需密封的零件例如通过支架构件的相应的容纳部和固定部、至少一个存在的分隔元件以及至少一个间隔元件进行取向。因此，填装密封材料没有危及构件(插头、传感器元件和导电带)彼此已经完成的定位。

在有利的设计方案中，密封材料密封支架构件的穿透开口。因此不再需要在支架和插头之间的连接区域中的附加的密封，因为在内部空间中的密封过程还一同承担连接区域的密封。

在有利的设计方案中，将防护薄膜施加到支架构件上，通过防护薄膜至少部分地覆盖密封材料。因此可保护密封材料不受环境影响和机械作用。

此外，有利的是，连接元件时柔性的，并且在装入的制造步骤中在其形状方面与联接元件和插头触头在支架构件中的错位匹配。

以这种方式可如上文阐述的那样简单地补偿公差。

此外，有利的是，柔性的连接元件的形状根据安装在装入时受到至少一个间隔元件和/或至少一个分隔元件影响。因此可影响或甚至预定连接元件在支架中的期望的走向。

传感器组件和制造方法具有的优点是，不同的插头变体和不同的支架变体可组合在传感器制造中。使用用于连接的柔性的导电带能够实现电气连接与通过插头和支架预定的构建条件的简单的适配。

附图说明

图1示出了传感器组件。

图2示出了传感器组件的横截面。

图3示出了制造方法的流程图。

图4示出了传感器组件的一部分的俯视图。

图5示出了传感器组件的另一部分的横截面。

图6示出了具有呈薄膜的形式的盖板的传感器组件。

具体实施方式

在图1中示出了本发明的实施方式。传感器1包括支架2、固定构件7以及插头壳体10。

插头壳体10可容纳联接线缆(未示出)，其将传感器1的传感器信号传递给其他的电子构件。插头壳体10的几何结构可与线缆几何结构相应地匹配。

固定构件7用于将传感器固定在其他的构件处。为此，固定构件可以连接板7的形式存在，其具有衬套8。固定元件(未示出)、例如螺栓或销钉可被引导通过衬套8，以便以已知的方式将传感器1固定在其他的构件处。

传感器1还包括支架2。支架2以凹盆的形式来构造。支架2的凹盆形式通过底部11、两个侧壁12a、12b、前壁13a以及后壁13b形成。

底部11、侧壁12a、12b、前壁13a以及后壁13b限定支架2的内部空间4。

支架2可容纳至少一个传感器元件3。传感器1的实际的测量值借助于这种传感器元件3来接收。传感器元件3例如可理解成ASIC。在此，传感器元件3具有至少一个联接触头9，以电气接触传感器元件3。

支架2可具有定位结构，其使得传感器元件3能够容纳在支架2中。这种定位结构可构造为传感器元件3的至少部分的补充，并且配合精确地容纳该传感器元件。定位结构可沿着相应的周边容纳传感器元件3和/或至少一个联接接头9。

传感器1、更确切地说传感器元件3的传感器信号必须可从传感器元件引离，并且到达插头构件10，在此传递传感器信号。

传感器1具有至少一个插头销针6，其可将电气信号从支架2的内部空间4引导通过后壁13b。这种插头销针6由传导材料构成。

插头销针穿透支架的后壁13b。

还在图5中示出了穿透后壁13b的可行方案。后壁13b具有开口14，插头销针6穿过该开口从支架2外部引导到支架2的内部空间4中。

插头销针6可同时建立与在插头构件10中的联接线缆的接触。

为了连接传感器元件3、更确切地说传感器元件3的联接接头9与插头销针6，传感器1设置有至少一个导电带5，其导电地连接联接接头9和插头销针6。导电带5设置成由导电的材料构成。导电带5的相应的端部在一侧与插头销针6传导地接触和固定，以及在另一侧与传感器元件3的联接接头9传导地接触和固定。

图2示出了支架2的沿在图1中用x表示的线的方向的横截面。在图2中的相同的元件用相同的附图标记来表示。

在联接接头9和插头销针6之间可存在错位。在图2中，这种错位可存在于用y表示的方向上。在图2中示出的情况下，插头销针6相对于联接接头9向上错位地布置。在联接接头9和插头销针6之间的电气连接必须补偿这种错位。

导电带5弹性地构造。弹性地可理解成导电带5不是刚性的构件，而是可变形。可变形的导电带5可与在联接接头9和插头销针6之间的存在的错位匹配。如果有合适长度和柔性的导电带5用于该传感器几何结构，那么可由此简单地补偿存在的错位。对此可行的材料是铜合金，例如CuSn6。其他材料同样是可行的，只要它们能导电且有足够的柔性。在替代的命名中，导电带5还可被称为有柔性。

在到目前为止的阐述中，为了简单起见，仅仅涉及了插头销针6、导电带5和/或联接接头9。然而，如在图1中可见的那样，通常存在至少一个这些元件，尤其两个联接接头9、两个插头销针6和两个导电带5。

图4示出了传感器1的俯视图。导电带5连接传感器元件3的联接接头9与插头销针6。导电带5在支架2的内部空间4中伸延，并且补偿在插头销针6和联接接头9之间的错位。

支架2具有走向辅助部，其保证导电带5在支架2的内部空间4中的期望的走向。

在支架的侧壁12a、12b处相应存在至少一个贴靠点15。贴靠点15用于隔开至少一个导电带5与相应相邻的侧壁12a和12b。贴靠点具有在支架2的高度上，即，相应于图2的y方向的伸展。贴靠点防止导电带5靠近支架的侧壁12a、12b。贴靠点15的在支架2的y方向上的伸展可在此与导电带5在支架2的底部11上方伸延的相应存在的高度相匹配，因为如说明的那样导电带5可补偿在y方向上在联接接头9和插头销针6之间的错位，并且因此可沿着导电带的走向改变其在支架2的内部空间4中的高度。

支架2还具有至少一个芯部18，其居中地布置在支架中。芯部18同样具有在y方向上的足够的延伸，如已经针对贴靠点15说明的那样。

借助于芯部18可保证在空间上分开两个导电带5。分开导电带是必需的，以便防止在导电带5之间的电气短路。

芯部18可变形以便将导电带5固定在支架2中。变形可理解成芯部18在远离支架2的底部11的上部区域中在其尺寸方面变大。在尺寸变大的情况下，导电带5被芯部18覆盖。通过覆盖压按导电带5使之抵靠相应的支承面，并且由此实现固定。相应的支承面例如可为下文还将说明的支承点16或类似结构，其构造在支架2的至少一个壁11、12a、12b处。

替代地或除了至少一个芯部18之外，还可设置在两个导电带5之间的隔壁17。隔壁17同样必须具有沿支架2的y方向的足够的延伸，以便保证分开导电带5。

支架还可针对每个导电带5具有至少一个支承点16，其保证相应的导电带5与支架2的底部11间隔开。

每个导电带的支承点16可在背离支架2的底部11的上端具有非平面的表面。非平面的表面可为尖端、角椎或倒圆的面。

贴靠点15、支承点16、芯部18和必要时隔壁17可理解为分隔部。分隔部使得能够实现分隔开存在于传感器1中的导电带5与相应相邻的元件，例如另一导电带5、相邻的壁12a、12b或底部11。

如下文还将说明的那样，传感器1的制造包括通过用填料、例如硅酮填充内部空间来密封内部空间4。如果导电带与其他的元件，例如其他的导电带5、相邻的壁12a、12b或底部11间隔开，则保证填料充分密封内部空间4。因此，通过间隔开导电带5与底部11，填料可轻易地到达在它们之间的区域。同样可通过导电带5贴靠在上面的在支承点16的上侧的尖端、角锥或倒圆保证尽可能小的支承面，以实现导电带5与周围的硅酮的尽可能高的接触，并且因此优化密封功能。

根据本发明的传感器1借助于根据本发明的制造方法制成。下面说明该制造方法的实施方式。

在第一步骤301中，形成支架2。支架2制成为浇注构件。在此，支架2如在图5中可见的那样还具有穿透开口14，插头销针6可穿过该穿透开口14到达内部空间4中，并且在此传导地与导电带5连接，并且还因此与传感器元件3的联接接头9连接。根据该制造步骤，支架2还具有必需的分隔部，即，贴靠点15、支承点16、芯部18和必要的隔壁17。必须指出的是，分隔部的具体的设计，尤其其数量、定位或实施方案(例如实施为芯部18和/或壁17)可有所变动。

支架2的在图5中示出的穿透开口14还可具有沿穿引的插头销针的方向的伸展，其比所需的更大，以便将插头销针穿过穿透开口推入。以这种方式，硅酮料、即填料还可从内部空间4到达这样的区域，在该区域中插头销针引导穿过支架2的后壁13b。

在另一步骤302中，形成插头10。插头在步骤302中由此形成，即，壳体使插头销针6与壳体连接。插头销针6可在此压入壳体的预先形成的开口中。同样，插头销针6可在浇注方法中注入，使得插头10的壳体容纳和固定插头销针6。

支架2以及具有插头销针6的插头10在制造方法中形成两个中间构件。

两个中间构件2、10、即具有插头销针6的插头10以及支架2在步骤303插装在一起。

在支架2和插头10插装在一起时，将至少一个插头销针6推动穿过支架2的后壁13b。因此，销针6到达支架2的内部空间4中。如已经阐述的那样，支架2为此具有在图5中可见的开口14。在插装在一起时可规定，插头10以及支架2的互补结构彼此接合。以这种方式可提升两个构件彼此连接的机械强度。这种接合在图5中示例性地强调为接合区域19。重要的是，插头10和支架2以一定的优先取向彼此定位。该优先取向还可通过两个中间构件2和10的相应的互补结构实现。互补结构例如可以榫卯结构的形式来设置。同样可考虑构件，即，支架2和插头10彼此锁定。

在后续步骤304中，使中间构件，即，支架2和插头10彼此连接。这可借助于超声波焊接实现。可使用其他的连接技术。

在另一步骤305中，将实际的传感器元件3放入支架2中，其中，传感器元件3具有已经提及的联接接头9。

在插头10与支架2连接之后以及在传感器元件3装入支架2中的中间状态中，在支架2的内部空间4中现在存在插头销针6以及联接接头9的相应的端部，然而，它们并未电气接触。

为了使联接接头9与相应的插头销针6电气接触，在方法步骤306中，将导电带5通过以下方式放置在支架2中，即，以合适的长度引入、尤其放入导电带。在此，借助于分隔部15、16、17和/或18实现与侧壁12a、12b、底部11和导电带5彼此的正确的间隔开。

由此完成接触，即，导电带5在加工步骤307中使带与联接接头9以及插头销针6焊在一起。

在紧接的步骤308中，用填料填充内部空间4，以便密封盖内部空间。这可用硅酮实现。

在可选的后续步骤309中，可将盖板20施加在支架2上，以便至少部分地覆盖用硅酮填充的内部空间4。图6示出了传感器1，其如在步骤309中说明的那样具有盖板20。

这种盖板20防止传感器、尤其填料-在该示例中硅酮-受到大气影响(例如污物或水)以及机械影响，其可损伤填料并且因此可削弱其密封功能。这种盖板6可以薄膜的形式来施加。这种薄膜例如可通过超声波焊接或粘接固定在支架2上。

未详细说明、然而可行的是，其他的加工步骤，例如安置具有衬套8的固定构件7或将磁体附加地引入支架2中，这可根据使用的测量原理(Hall效应、AMR、GMR)是必需的。

在该实施方式中，在此说明的传感器1作为矩形来说明，具有前壁、后壁、侧壁和底部以及相应的分隔部和开口。同样可行的是其他的几何形状，其中，此时元件可类似地来分配。同样，柱状的传感器例如具有侧面以及前壁和后壁。仅仅必须必要时匹配分隔部的定位。

Claims (15)

1.一种传感器组件(1)，

-其包括支架构件(2)、具有至少两个联接元件(9)的传感器元件(3)、至少两个插头触头(6)以及至少两个连接元件(5)，该连接元件用于电气连接所述联接元件(9)与所述插头触头(6)，-其中，构造所述支架构件(2)以便：

-容纳所述具有至少两个联接元件(9)的传感器元件(3)；以及

-容纳(14)所述至少两个插头触头(6)，

-其中，在所述支架构件(2)处构造有：

-相对于所述支架构件(2)的至少一个壁(11、12a、12b)的至少一个间隔元件(15、16)；以及

-至少一个分隔元件(17、18)，

其中，

-能借助于所述至少一个间隔元件(15、16)使所述至少两个连接元件(5)相对于所述至少一个壁(11、12a、12b)间隔开；以及

-借助于所述至少一个分隔元件(17、18)能使所述连接元件(5)彼此间隔开。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述支架构件(2)以及所述至少一个间隔元件(15、16)和所述分隔元件(17、18)是一件式的。

3.根据权利要求1所述的传感器组件(1)，其特征在于，所述插头触头(6)与所述插头构件(10)机械连接，并且穿过在所述支架构件(2)的壁(13b)中的开口(14)被引入所述支架构件(2)的内部空间(4)中。

4.根据权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，通过所述插头构件(10)和所述支架构件(2)相对彼此的定位实现将所述插头触头(6)引入到所述内部空间(4)中。

5.根据权利要求4所述的传感器组件，其特征在于，在所述支架构件内在所述联接元件(9)和所述插头触头(6)之间存在错位(x、y)，该错位通过所述连接元件(5)得到补偿，其中，所述连接元件(5)通过所述至少一个间隔元件(15、16)以及所述至少一个分隔元件(17、18)至少部分地沿着所述错位引导。

6.根据权利要求4所述的传感器组件，其特征在于，所述插头构件(10)与所述支架构件(2)连接，由此将引入的所述插头触头(6)固定在所述支架构件(2)的内部空间(4)中。

7.一种用于制造传感器组件的方法，其包括以下步骤：

-制造步骤(301)，制造支架构件(2)，该支架构件具有：

-用于插头构件的两个插头触头(6)的容纳部(14)

-用于具有至少两个联接元件(9)的传感器元件(3)的容纳部，

-相对于所述支架构件(2)的至少一个壁(11、12a、12b)的至少一个间隔元件(15、16)，

-以及至少一个分隔元件(17、18)，

-其中，

-能借助于所述至少一个间隔元件(15、16)使用于电气连接所述联接元件(9)与所述插头触头(6)的至少两个连接元件(5)与所述至少一个壁(11、12a、12b)间隔开，

-以及能借助于所述至少一个分隔元件(17、18)使所述连接元件(5)相对彼此间隔开，

-制造步骤(302)，制造插头构件(10)，其包括至少两个插头触头(6)，

-定位步骤(303)，使所述支架构件(2)和所述插头构件(10)相对彼此定位，其中，由此将所述插头触头(6)引入所述支架构件(2)的内部空间(4)中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述支架构件(2)和插头构件(10)相对彼此定位地固定(304)，由此确定所述插头触头(6)在所述支架构件(2)的内部空间(4)中的位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述传感器元件(3)引入(305)到所述保持构件(2)中，并且由此定位所述传感器元件(3)的联接元件(9)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，已定位的联接元件(9)与已固定的插头触头(6)通过以下方式导电连接：

-将所述连接元件(5)装入(306)所述支架构件(2)中；和

-使所述连接元件(5)与所述联接元件(9)以及所述插头触头(6)导电连接(307)，

其中，

-借助于所述至少一个间隔元件(15、16)定位所述连接元件(5)；以及

-借助于所述至少一个分隔元件(17、18)使所述连接元件(5)彼此分隔。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，利用密封材料填装(308)所述支架元件(2)的内部空间(4)，其中，所述密封材料至少密封地包围具有所述联接元件(9)的传感器元件(3)、所述插头触头(6)的至少与所述连接元件(5)的接触区域以及所述连接元件(5)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述密封材料密封所述支架构件(2)的穿透开口(14)。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述连接元件(5)是柔性的，并且在装入(306)时在其形状方面与所述联接元件(9)和所述插头触头(6)在所述支架构件(2)中的错位(x、y)相匹配。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，通过将防护薄膜(309)施加到所述支架构件(2)上至少部分地覆盖所述密封材料。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过至少一个间隔元件(15、16)和/或至少一个分隔元件(17、18)在装入时影响柔性的连接元件(5)的形状。