DE102014223356A1 - Anordnung mit einem Sensor und mit einem elektrischen Kabel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Sensor (4) und mit einem elektrischen Kabel (2) mit elektrischen Leitern (10, 12), die mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung (6) versehen sind, wobei der Sensor (4) in einem Gehäuse (18) aufgenommen ist, wobei die Leiter (10, 12) des Kabels (2) an bestimmten Stellen (50) von der Ummantelung (6) freigelegt sind und das Gehäuse (18) an den freigelegten Stellen der Ummantelung (6) stoff- oder formschlüssig an den Leitern (10, 12) des Kabels (2) befestigt ist, und dass eine elektrisch isolierende Umhüllung (20) vorgesehen ist, die das Gehäuse (18) formschlüssig umgibt und wenigstens das Kabel (2) im Bereich des Gehäuses (18) bedeckt.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren eines Sensors mit einem elektrischen Kabel.
- Aus dem Stand der Technik sind niederpolige, elektronische Komponenten, wie z.B. Intertialsensoren für Sicherheitssysteme, wie z.B. ABS oder ESP bekannt, die durch den Fahrzeughersteller bei der Endmontage oder alternativ beim Lieferanten im Anschluss an die Verlegung des Kabelbaumes von Hand montiert werden. Die Montage erfolgt dabei in der Regel durch eine Verschraubung des Sensors direkt an der Fahrzeugkarosserie, oder alternativ mit einer Vormontagegruppe. Die elektrische Kontaktierung des Sensors erfolgt im Anschluss an seine mechanische Fixierung in einem weiteren Arbeitsschritt über ein Stecksystem.
- Offenbarung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es, die o.g. Fertigungsschritte zu vereinfachen und eine einfache Integration des Sensors in die elektrischen Kabel bzw. den Kabelbaum zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Sensor und mit einem elektrischen Kabel, wobei der Sensor in einem Gehäuse aufgenommen ist. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leiter des Kabels an bestimmten Stellen freigelegt und das Gehäuse mit dem Sensor an diesen freigelegten Stellen des Kabels stoff- und/oder formschlüssig an den Leitern des Kabels befestigt ist. Zudem ist eine elektrisch isolierende Umhüllung vorgesehen ist, die das Gehäuse formschlüssig umgibt und das Kabel im Bereich des Gehäuses wenigstens bedeckt.
- Durch die damit erzielte Integration des Sensors im Kabel bzw. Kabelbaum kann auf vorteilhafte Art und Weise die Stecker-Kontaktierungsklammer im Sensorgehäuse und das Gegenstecker-Gehäuse im Kabelbaum entfallen. Der Sensor kann dabei an einer beliebigen Stelle im Kabel platziert werden, alternativ auch als Abschluss des elektrischen Kabels.
- In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anordnung aufgeführt.
- In einer Ausführungsform umgibt die Umhüllung das Kabel im Bereich des Gehäuses formschlüssig, so dass das Kabel in die Umhüllung eingebettet ist.
- Die stoffschlüssige Verbindung des Sensors mit dem Kabel erfolgt vorzugsweise durch Löten, z.B. durch Reflowlöten, einem Weichlötverfahren, wie es bevorzugt zum Löten von sogenannten SMD-(„Surface Mounted Devices“)Bauteilen verwendet wird.
- Eine dazu alternative formschlüssige Verbindung bzw. Integration des Sensors mit dem Kabel besteht darin, dass die Leiter des Kabels mit Kontakten, vorzugsweise mit sogenannten Krimp-Kontakten versehen sind, in denen das Gehäuse bzw. das sogenannte Package eingeschoben, mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist.
- In einer Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte der Leiter an diesen Verbindungsstellen als elektro-magnetische Abschirmung ausgeführt, wodurch gleichzeitig ein effektiver EMV-Schutz realisiert werden kann.
- Das Gehäuse des Sensors ist mit einer einer Umhüllung versehen, die vorzugsweise aus einem thermo-mechanisch angepassten Duroplast besteht. Damit ist einerseits eine dauerhaft haltbare und temperaturbeständige und vorzugsweise eine dichte Umhüllung hergestellt. Zudem kann bei der Verwendung der Duroplastumspritzung eine aufwändige Thermoplastumspritzung entfallen.
- In einer Ausführungsform werden gleichzeitig mit der Herstellung der Umhüllung mit Öffnungen versehene Laschen herausgebildet, die zur Aufnahme von Befestigungselementen dienen. Letztere können beispielsweise als Spreiznieten ausgebildet sein, mit deren Hilfe das Gehäuse mit Sensor bzw. das Kabel an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt wird.
- Zeichnung
-
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine Explosionsdarstellung des Aufbaus gemäß1 -
3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
4 eine Explosionsdarstellung des Aufbaus gemäß3 , und -
5 einen Querschnitt durch die Kontakte und das Gehäuse mit Sensor der3 . - Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt schematisch den mit einem elektrischen Kabel2 mechanisch und elektrisch verbundenen Sensor4 . Der Sensor4 ist in einem Gehäuse18 eingebettet. Das Gehäuse18 ist mit einer Umhüllung20 umgeben.2 zeigt eine Explosionsdarstellung der1 . Das mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung6 versehene Kabel2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Leiter8 ,10 ,12 ,14 auf. Das Kabel2 kann z.B. Teil eines Kabelbaums eines Fahrzeuges sein. Die beiden mittleren Leiter10 und12 sind dabei stoffschlüssig, z.B. durch ein Weichlötverfahren, dem o.g. Reflowlöten, mit dem Gehäuse18 des Sensors4 elektrisch und mechanisch verbunden. Dafür wird auf kabelseitig geöffnete Leiterflächen50 der beiden mittleren Leiter10 ,12 Lötpaste16 aufgebracht und danach der in dem Gehäuse18 integrierte Sensor4 mit den beiden Leitern10 ,12 verbunden. Dieser gesamte Verbund ist wiederum dicht mit der Umhüllung20 umschlossen, die durch ein Umspritzen des Kabels2 und des Gehäuses18 vorzugsweise mit einem Duroplastmaterial hergestellt ist. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung20 verwendet werden. Die Umhüllung20 bedeckt wenigstens das Kabel2 im Bereich des Gehäuses18 , so dass der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse18 und der Oberseite des Kabels2 abgedichtet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Kabel2 und mit dem Gehäuse18 mit dem Sensor4 in die Umhüllung20 eingebettet. Dabei wird sowohl die Oberseite des Kabels2 als auch die Unterseite des Kabels2 im Bereich des Gehäuses18 von der Umhüllung20 bedeckt Vorzugsweise ist die Umhüllung20 in der Weise ausgebildet, dass wenigstens die elektrischen Kontakte51 und die Kontakte34 ,36 , vorzugsweise das Gehäuse18 mit dem Sensor4 und die Kontakte34 ,36 dicht umschlossen sind. - Der Sensor
4 kann im Gehäuse18 zusätzlich eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung aufweisen. Zudem kann das Gehäuse mit dem Sensor4 als LGA-Sensor ausgebildet sein, wobei auf der Unterseite des Gehäuses18 elektrische Kontakte51 (5 ) zum elektrischen Kontaktieren des Sensors bzw. der Auswerteschaltung vorgesehen sind. Somit kann das Gehäuse18 mit dem Sensor4 und der Auswerteschaltung einen Sensorchipsatz darstellen. Die Lötpasten16 können in Form von Lötpastenpads ausgebildet sein. - Bei der Herstellung der Umhüllung
20 mittels einer entsprechenden Spritzgussform werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig einteilig an der Umhüllung20 herausgebildete Laschen22 und24 hergestellt, in denen entsprechende Öffnungen für die Aufnahme von Befestigungselementen26 und28 vorgesehen sind. Bei der Befestigung des Kabels2 an der Karosserie des Fahrzeuges greifen die als Spreizniete ausgebildeten Befestigungselemente26 ,28 in entsprechende Öffnungen der Karosserie ein. - In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der
3 und4 beschrieben ist, wird ebenfalls ein in einem Gehäuse18 integrierter Sensor4 an einem elektrischen Kabel32 fixiert, wobei in diesem Fall an dem einen Ende des vieradrigen Kabels32 die beiden mittleren elektrischen Leiter33 und35 mit Kontakten34 ,36 versehen sind, in denen das Gehäuse18 des Sensors eingeschoben, mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist. Die Kontakte34 ,36 können als Krimpkontakte ausgebildet sein. - Das Gehäuse
18 ist wiederum mit einer Umhüllung20 versehen, die vorzugsweise durch Umspritzen mit einem Duroplastmaterial hergestellt wird. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung20 verwendet werden. Die Umhüllung20 umgibt das Kabel2 und das Gehäuse18 mit dem Sensor4 . Dabei kann die Umhüllung20 auch die Oberseite und die Unterseite des Kabels2 einhüllen. Die Umhüllung20 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Laschen40 und42 auf, die beim Spritzgießen zusammen mit der Umhüllung20 hergestellt werden. Die Laschen40 ,42 weisen zwei Öffnungen auf, in denen wieder Befestigungselemente in Form von zwei Spreiznieten44 und46 aufgenommen sind, mit deren Hilfe der Sensor bzw. das Kabel32 an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt ist. Der Sensor4 kann im Gehäuse18 zusätzlich eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung aufweisen. Zudem kann das Gehäuse18 mit dem Sensor4 als LGA-Sensor ausgebildet sein, wobei auf der Unterseite des Gehäuses18 elektrische Kontakte51 (5 ) zum elektrischen Kontaktieren des Sensors bzw. der Auswerteschaltung vorgesehen sind. Somit kann das Gehäuse18 mit dem Sensor4 und der Auswerteschaltung einen Sensorchipsatz darstellen -
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Gehäuse18 mit dem Sensor4 , wobei abhängig von der gewählten Ausführungsform auch eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung, im Gehäuse18 vorgesehen sein kann. Das Gehäuse18 ist mechanisch von den Kontakten34 ,36 fixiert und der Sensor4 ist über elektrische Kontakte51 , die auf der Unterseite des Gehäuses18 vorgesehen sind, mit den Kontakten34 ,36 elektrisch verbunden. Zudem wird nach der Montage des Gehäuses18 die Umhüllung20 vorzugsweise aus einem Duroplastmaterial angespritzt. Dabei werden die Kontakte34 ,36 und vorzugsweise das Gehäuse18 dicht umschlossen. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung20 verwendet werden. - Vorzugsweise ist die Umhüllung
20 in der Weise ausgebildet, dass wenigstens die elektrischen Kontakte51 und die Kontakte34 ,36 , vorzugsweise das Gehäuse18 mit dem Sensor4 und die Kontakte34 ,36 ,51 dicht umschlossen sind. - In der dargestellten Ausführungsform weisen sie Kontakte
34 ,36 jeweils eine Bodenwand54 , eine Seitenwand52 und eine Deckenwand53 auf. Die Seitenwände52 sind senkrecht zu der Bodenwand54 der Leiter33 ,35 ausgebildet. Die Deckenwände53 sind parallel zu der Bodenwand54 der Leiter33 ,35 angeordnet und einander zugewandt. Jedoch verbleibt zwischen den zwei gegenüber auf einer Ebene angeordneten Deckenwänden53 ein Abstand. Die Kontakte34 ,36 bilden mit den Bodenwänden, den Seitenwänden52 und den Deckenwänden53 einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Gehäuses18 . Mithilfe des Aufnahmeraums kann das Gehäuse18 vor dem Umspritzen mit der Umhüllung20 mechanisch gehalten und die elektrischen Kontakte51 mit den Bodenwänden54 elektrisch kontaktiert werden. Mithilfe der Umhüllung20 werden insbesondere die Kontakte51 und die Kontakte34 ,36 elektrisch isoliert und vorzugsweise gegenüber Feuchtigkeit abgedichtet. Die Kontakte34 ,36 der Leiter können als Krimpkontakte34 ,36 ausgebildet sein, wobei die Krimpkontakte über eine entsprechende Krimpmontage an dem Kabel bzw. an den entsprechenden Leitern33 ,35 mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden. - Der Aufnahmeraum bietet zudem einen EMV-Schutz, da das Gehäuse
18 und damit auch der Sensor4 und vorzugsweise auch eine vorgesehene Auswerteschaltung (ASIC) durch die Bodenwände54 , die Seitenwände52 und die Deckenwände53 großflächig abgeschirmt sind. - Der Sensor kann beispielsweise als Bewegungssensor, Beschleunigungssensor oder als Inertialsensor zur Messung einer Beschleunigung und einer Drehrate z.B. für Sicherheitssysteme wie ABS/ESP oder Airbagsysteme ausgebildet sein.
Claims (10)
- Anordnung mit einem Sensor (
4 ) und mit einem elektrischen Kabel (2 ) mit elektrischen Leitern (10 ,12 ), die mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung (6 ) versehen sind, wobei der Sensor (4 ) in einem Gehäuse (18 ) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10 ,12 ) des Kabels (2 ) an bestimmten Stellen (50 ) von der Ummantelung (6 ) freigelegt sind und das Gehäuse (18 ) an den freigelegten Stellen der Ummantelung (6 ) stoff- oder formschlüssig an den Leitern (10 ,12 ) des Kabels (2 ) befestigt ist, und dass eine elektrisch isolierende Umhüllung (20 ) vorgesehen ist, die das Gehäuse (18 ) formschlüssig umgibt und wenigstens das Kabel (2 ) im Bereich des Gehäuses (18 ) bedeckt. - Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Umhüllung (
20 ) das Kabel (2 ) im Bereich des Gehäuses (18 ) formschlüssig umgibt. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
18 ) mit dem Sensor (4 ) durch eine Lötverbindung (16 ), insbesondere durch Reflowlöten, stoffschlüssig mit den Leitern (10 ,12 ) des Kabels (2 ) verbunden ist. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (
10 ,12 ) des Kabels (2 ) Kontakte (34 ,36 ) aufweisen, wobei das Gehäuse mit dem Sensor (4 ) durch die Kontakte (34 ,36 ) mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist. - Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (
34 ,36 ) als elektro-mechanische Abschirmung ausgebildet sind, wodurch eine EMV-Abschirmung des Sensors erreicht wird. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (
20 ) aus einem thermo-mechanisch Duroplast besteht. - Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (
20 ) aus Duroplast durch Spritzgießen hergestellt wird. - Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (
20 ) Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist (26 ,28 ). - Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente als Spreiznieten (
26 ,28 ) ausgebildet sind. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
18 ) mit dem Sensor (4 ) und die freigelegten Stellen (50 ) des Kabels (2 ) flüssigkeitsdicht von der Umhüllung (20 ) umschlossen sind.
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