DE102007054096A1

DE102007054096A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE102007054096A1
Application number: DE102007054096A
Authority: DE
Inventors: Michael Munz; Lars Sodan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-05-14
Also published as: US20100300769A1; US8604363B2; WO2009062777A1; EP2219901A1

Abstract

Es wird ein Verbindungselement mit einer 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

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus DE 103 54 585 A1 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 Bauraum, 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. Entfallende 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 Krafteinleitung, 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 Airbags 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 Signalabgabe 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 verbunden, 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 besonders 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 beispielsweise 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 Hall-IC, welcher mit einem Silikon-Klebstoff mechanisch fixiert wird, bevor er mittels Schöpflötens elektrisch mit den Leadframes kontaktiert wird. Diese mechanische Barriere („Kunststoffkragen") wird im selben Fertigungsschritt mit angespritzt, in dem die Leadframes kunststoffumspritzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 vereinfacht den erfindungsgemäß relevanten Teil des Aufbaus des Verbindungselements.
2 eine perspektivische Darstellung des ersten Gehäuseteils,
3 eine perspektivische Darstellung des Halters,
4 den Halter mit seinen drei Einlegeteilen und
5 den eingebauten Halter ohne Bauelemente.
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 Magneten 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 Gehäuseteil, 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.
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.
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 Hall-IC andererseits verwendet werden. Die Kleber können als Leitkleber ausgeführt sein, insbesondere für die Kondensatoren, während für den Hall-IC Schöpflöten zum Herstellen der elektrischen Verbindung nützlich sein 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 10354585 A1 [0002]

Claims

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 Messvorrichtung (106) einen Halter (104) mit Leiterbahnen für eine Sensorik (106) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (106) und wenigstens zwei elektrische Bauelemente (105) auf den Leiterbahnen stoffschlüssig aufgebracht sind, und dass die Signalabgabemittel (101) mit den Leiterbahnen kraftentkoppelt elektrisch verbunden sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauelemente zwei Kondensatoren (105) sind, die parallel zu Anschlüssen der Sensorik geschaltet sind.
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.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 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.
Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Steckerpins in das erste Gehäuseteil (100) eingeschossen sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, 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.