Sensoreinheit für ein Fahrzeug
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Derzeit werden bei Zwei- und Vierradfahrzeugen im Bereich von Rädern angeordnete Sensoranordnungen, welche beispielsweise zur Drehzahl- und/oder Drehrichtungserfassung verwendet werden, mit einem Kunststoff ummantelt bzw. verkapselt und über metallische als Befestigungsbuchsen ausgeführte Einlegeteile am Fahrzeug montiert. Das Verkapseln der Sensoreinheiten als Schutz gegen Umwelteinflüsse erfolgt üblicherweise durch Umspritzen eines Sensorkerns, der zumindest ein Sensorelement und ein Halteelement zur Halterung des Sensorelements aufweist, wobei das Sensorelement über ein Anschlusskabel mit mindestens einer Anschlussader elektrisch kontaktiert bzw. mit einem Steuergerät verbunden werden kann. Als Schutz gegen Umwelteinflüsse dient in der Regel ein Kunststoff, der in ausgehärtetem Zustand, auf die Temperatureinflüsse und Medieneinflüsse beständiger und dadurch über die vorgeschriebene Lebensdauer der Sensorelemente hinaus wirkt. Diese Art der Verkapselung von speziellen Sensorelementen findet ihren Einsatz bei statisch, dynamisch und/oder stoßartig belasteten Verbindungen, wie beispielsweise bei Drehzahlsensoreinheiten im Kraftfahrzeug. In der Offenlegungsschrift Weiterhin wird in der Offenlegungsschrift Die erfindungsgemäße Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Kostenreduzierung bei der Herstellung der Sensoranordnung ermöglicht wird, da zur Herstellung des als Gehäuse ausgeführten Grundträgers nur ein Spritzprozess erforderlich ist und das Gehäuse von einem elastischen Kappe dichtend abgeschlossen und ohne Schrauben im Fahrzeug befestigt ist. Hierbei übernimmt die elastische Kappe in vorteilhafter Weise die Abdichtung des Einbauortes gegenüber der Umgebung, d. h. der Einbauort der Sensoranordnung an einem Rad bzw. einem Getriebe bzw. einem Motor wird durch die elastische Kappe zur Umgebung hin abgedichtet. Zudem weist die elastische Kappe Mittel zur schraubenlosen Befestigung der Sensoreinheit in der Einbauposition sowie eine interne Abdichtung der Sensoreinheit gegenüber dem Rad bzw. dem Getriebe bzw. dem Motor auf. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche eine Sensoreinheit und eine Kabelanordnung umfasst. Die Sensoreinheit umfasst einen Grundträger und einen mit dem Grundträger verbundenen Elektronikteil mit einem Sensorelement. Hierbei ist der Elektronikteil über mindestens eine Kontaktierung mit der Kabelanordnung elektrisch kontaktierbar, welche mindestens eine Einzelader umfasst. Erfindungsgemäß ist der Grundträger als offenes Gehäuse ausgeführt, welches mindestens eine Einführöffnung zur Aufnahme der mindestens einen Kontaktierung und eine Aufnahmetasche zur mindestens teilweisen Aufnahme des Elektronikteils aufweist, wobei eine elastische Kappe mit Mitteln zur Befestigung der Sensoreinheit im Fahrzeug vorgesehen ist, welche zumindest teilweise über den als Gehäuse ausgeführten Grundträger schiebbar ist und die Aufnahmetasche dichtend abschließt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoranordnung für ein Fahrzeug möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass der Grundträger als Kunststoffspritzteil mit einer Positionierungsnase ausgeführt ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache lagerichtige Montage der Sensoranordnung am Einbauort im Fahrzeug. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung umfasst die mindestens eine Kontaktierung mindestens eine erste Kontaktstelle zur Kontaktierung des Elektronikteils und mindestens eine zweite Kontaktstelle zur Kontaktierung der Kabelanordnung. Hierbei kann die mindestens eine erste Kontaktstelle beispielsweise als Schweißverbindung und/oder die mindestens eine zweite Kontaktstelle als Crimpverbindung ausgeführt werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist die mindestens eine Kontaktierung mit einem Ende einer korrespondierenden Einzelader in eine zugehörige Einführöffnung eingeführt, wobei die zugehörige Einführöffnung über eine auf die Einzelader axial aufgebrachte Einzeladerdichtung abgedichtet ist. Leitungen mit einem Mantel oder Einzeladern, welche in ein Sensorgehäuse eingespritzt werden, bergen die Gefahr, dass Feuchtigkeit längs der Leitungen bzw. Einzeladern in das Innere der Sensoreinheit eindringen kann, wodurch es zu Korrosion oder Fehlfunktionen kommen kann. Die Verwendung von Einzelleitungen mit Einzeladerdichtungen verhindert in vorteilhafter Weise ein solches Eindringen von Feuchtigkeit über Leitungslängsleckage. Sollte aufgrund von Festigkeit- bzw. Schutzanforderungen dennoch eine Mantelleitung erforderlich werden, dann wird der Mantel erst in einer ausreichenden Entfernung von der Sensoreinheit um die Einzeladern angeordnet und fixiert. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung weisen die Befestigungsmittel der elastischen Kappe eine Anschlagfläche auf, welche im eingebauten Zustand an einem Rand einer Einbauöffnung eines Einbaubereichs anliegt. Zusätzlich oder alternativ können die Befestigungsmittel der elastischen Kappe eine nach außen offene Aufnahmenut aufweisen, welche im eingebauten Zustand einen Rand einer Einbauöffnung im Einbaubereich umgreift. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung weist die elastische Kappe eine innere Dichtfläche auf, welche mit einem am Grundträger angeordneten Dichtungswulst einen inneren Dichtbereich ausbildet, um die Sensoranordnung gegen den Einbauort abzudichten und in vorteilhafter Weise zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die Aufnahmetasche der Grundträgers gelangt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung weist die elastische Kappe eine äußere Dichtlippe auf, welche mit einer korrespondierenden Oberfläche einer Einbauöffnung einen äußeren Dichtbereich ausbildet, um den Einbauort gegen die Umgebung abzudichten und in vorteilhafter Weise zu verhindern, dass sich eine Leckage am Fahrzeugaggregat bildet, in welches die Sensoranordnung eingebaut ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist der Elektronikteil mit dem Sensorelement und einem Permanentmagneten als aktiver Sensor in Form einer anwendungsspezfischen integrierten Schaltung mit einem Hallelement und/oder einem magnetoresistiven Element und einer Auswerteschaltung oder als passiver induktiver Sensor mit einer Spule und einem Polstück ausgeführt, wobei mindestens ein Kontaktsteg zur Kontaktierung des korrespondierenden Sensorelements vorgesehen ist. 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. Wie aus Erfindungsgemäß ist der Grundträger 12 als offenes Gehäuse ausgeführt, welches mindestens eine Einführöffnung 14 zur Aufnahme der mindestens einen Kontaktierung 37, 53 und eine Aufnahmetasche 16 zur mindestens teilweisen Aufnahme des Elektronikteils 30 aufweist. Zudem ist eine elastische Kappe 20 mit Mitteln 24 zur Befestigung der Sensoreinheit 10 im Fahrzeug vorgesehen, welche zumindest teilweise über den als Gehäuse ausgeführten Grundträger 12 geschoben bzw. gepresst ist und die Aufnahmetasche 16 dichtend abschließt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundträger 12 als Kunststoffspritzteil mit einer Positionierungsnase 18 ausgeführt, welche eine lagerichtige Montage der Sensoranordnung 1 im Fahrzeug ermöglicht. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist der Elektronikteil 30 der Sensoranordnung 1 als aktiver Sensor in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) 34 mit einem als Hallelement ausgeführten Sensorelement mit integrierter Auswerteschaltung für die Aufbereitung der Messsignale und die Messwertausgabe ausgeführt. Das Magnetfeld zur Erzeugung der Messsignale wird von einem zylindrischen Permanentmagneten 38 bereitgestellt, welcher entsprechend den Anforderungen des Magnetkreises unmittelbar benachbart zu dem ASIC-Baustein 34 angeordnet ist. Zwei als Kontaktstege 36 ausgeführte Leiterbahnen sind zum Abbau von Signalspitzen durch einen Kondensator 32 überbrückt und durch die mindestens eine Kontaktierung 37, 53 mit den Einzeladern 52, 54 der Kabelanordnung 50 elektrisch verbunden. Somit ist der Elektronikteil 30 des ersten Ausführungsbeispiels der Sensoranordnung 1 als ASIC-Baustein 34 mit Zweileitungsschnittstelle 37, 53 ausgeführt. Die Befestigung des ASIC-Bausteins 34 erfolgt über einen „hot dip melting process”, so dass ein hot dip melting spot 39 den ASIC-Baustein 34 an dem als offenes Gehäuse ausgeführten Grundträger 12 befestigt. Der eingebaute Permanentmagnet 38 ist vorzugsweise als NdFeB-Magnet (Neodyn-Eisen-Bor-Magnet) ausgeführt. Wie aus Wie aus Wie aus Alternativ können die Befestigungsmittel 24 der elastischen Kappe 20 eine nach außen offene Aufnahmenut 28 aufweisen, welche im eingebauten Zustand einen Rand einer Einbauöffnung 5.1' im Einbaubereich 5' umgreift und einen Befestigungsbereich B' ausbildet, wie aus Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise einen einfachen kostengünstigen Produktionsprozess, welcher nachfolgend unter Bezugnahme auf Wie aus Wie aus Wie aus Wie aus Wie aus Wie aus Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Elektronikteil 60 der Sensoranordnung 1' als passiver induktiver Sensor ausgeführt, welcher ein als Spule 64 mit Polstück 62 ausgeführtes Sensorelement und einen Permanentmagnet 68 umfasst. Hierbei ermöglichen zwei Kontaktstege 66 die elektrische Verbindung der Spule 64 mit den Einzeladern 52, 54 der Kabelanordnung 50. Der eingebaute Permanentmagnet 68 ist ebenfalls vorzugsweise als NdFeB-Magnet (Neodyn-Eisen-Bor-Magnet) ausgeführt. Wie aus Wie aus Wie aus Alternativ können die Befestigungsmittel 24' der elastischen Kappe 20' eine nach außen offene Aufnahmenut 28 aufweisen, welche im eingebauten Zustand einen Rand einer Einbauöffnung 5.1' im Einbaubereich 5' umgreift und einen Befestigungsbereich B' ausbildet, wie aus Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden einfache, bereits auf dem Markt verfügbare Komponenten. So wird für die Sensoreinheit ein Gehäuse verwendet, das zur Herstellung nur einen Spritzprozess erfordert. Des Weiteren erfolgt die Kontaktierung durch einen Schweißvorgang, welcher entsprechende Kontaktstege des Sensorelements direkt auf die Crimpanschlüsse schweißt. So können Stromschienen zur elektrischen Verbindung zwischen Sensorelement und Kabelanordnung bzw. Stecker in vorteilhafter Weise vermieden werden. Der Längenausgleich für Varianten mit unterschiedlichen Funktionslängen erfolgt durch die Leitung innerhalb der Sensoreinheit. Zur Abdichtung der Leitungen gegenüber dem Sensorgehäuse werden Einzeladerabdichtungen verwendet, wodurch die Gefahr von eindringender Feuchtigkeit über Leitungslängsleckage in die Sensoreinheit vermieden werden kann. Die elastische Kappe übernimmt die Abdichtung des Motors, Getriebes bzw. Rads gegenüber der Umgebung, die Befestigung der Sensoreinheit in der Einbauposition ohne Schraube und eine interne Abdichtung der Sensoreinheit gegenüber dem Motor, Getriebe bzw. Rad. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine Kostenreduzierung bei der Herstellung der Sensoranordnung durch die Verwendung einfachster Fertigungsprozesse und Verbindungstechniken. Somit stellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Sensoranordnung zur Verfügung, welche in vorteilhafter Weise in einem einfachen kostengünstigen Produktionsprozess hergestellt werden kann und durch einen einfachen Montageprozess beim Fahrzeughersteller ohne Schraubendreher im Fahrzeug montiert werden kann. Zudem verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse, für das nur ein Spritzvorgang erforderlich ist, und günstige Subkomponenten aus der Massenproduktion. 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. Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1) für ein Fahrzeug mit einer Sensoreinheit (10) und einer Kabelanordnung (50), wobei die Sensoreinheit (10) einen Grundträger (12) und einen mit dem Grundträger (12) verbundenen Elektronikteil (30) mit einem Sensorelement (34) umfasst, wobei der Elektronikteil (30) über mindestens eine Kontaktierung (37, 53, 67) mit der Kabelanordnung (50) elektrisch kontaktierbar ist, welche mindestens eine Einzelader (52, 54) umfasst. Erfindungsgemäß ist der Grundträger (12) als offenes Gehäuse ausgeführt, welches mindestens eine Einführöffnung (14) zur Aufnahme der mindestens einen Kontaktierung (37, 53, 67) und eine Aufnahmetasche (16) zur mindestens teilweisen Aufnahme des Elektronikteils (30) aufweist, wobei eine elastische Kappe (20) mit Mitteln (24) zur Befestigung der Sensoreinheit (10) im Fahrzeug vorgesehen ist, welche zumindest teilweise über den als Gehäuse ausgeführten Grundträger (12) schiebbar ist und die Aufnahmetasche (16) dichtend abschließt. Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit einer Sensoreinheit (10, 10') und einer Kabelanordnung (50), wobei die Sensoreinheit (10, 10') einen Grundträger (12, 12') und einen mit dem Grundträger (12, 12') verbundenen Elektronikteil (30, 60) mit einem Sensorelement (34, 64) umfasst, wobei der Elektronikteil (30, 60) über mindestens eine Kontaktierung (37, 53, 67) mit der Kabelanordnung (50) elektrisch kontaktierbar ist, welche mindestens eine Einzelader (52, 54) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundträger (12, 12') als offenes Gehäuse ausgeführt ist, welches mindestens eine Einführöffnung (14, 14') zur Aufnahme der mindestens einen Kontaktierung (37, 53, 67) und eine Aufnahmetasche (16, 16') zur mindestens teilweisen Aufnahme des Elektronikteils (30, 60) aufweist, wobei eine elastische Kappe (20, 20') mit Mitteln (24, 24') zur Befestigung der Sensoreinheit (10, 10') im Fahrzeug vorgesehen ist, welche zumindest teilweise über den als Gehäuse ausgeführten Grundträger (12, 12') schiebbar ist und die Aufnahmetasche (16, 16') dichtend abschließt. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundträger (12, 12') als Kunststoffspritzteil mit einer Positionierungsnase (18) ausgeführt ist. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierung mindestens eine erste Kontaktstelle (37, 67) zur Kontaktierung des Elektronikteils (30, 60) und mindestens eine zweite Kontaktstelle (53) zur Kontaktierung der Kabelanordnung (50) umfasst. Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Kontaktstelle (37, 67) als Schweißverbindung ausgeführt ist und/oder die mindestens eine zweite Kontaktstelle (53) als Crimpverbindung ausgeführt ist. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierung (37, 53, 67) mit einem Ende einer korrespondierenden Einzelader (52, 54) in eine zugehörige Einführöffnung (14, 14') eingeführt ist, wobei die zugehörige Einführöffnung (14, 14') über eine auf die Einzelader (52, 54) axial aufgebrachte Einzeladerdichtung (58) abgedichtet ist. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (24, 24') der elastischen Kappe (20, 20') eine Anschlagfläche (24.1, 24.1') aufweisen, welche im eingebauten Zustand an einem Rand einer Einbauöffnung (5.1) eines Einbaubereichs (5) anliegt. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (24, 24') der elastischen Kappe (20, 20') eine nach außen offene Aufnahmenut (28, 28') aufweisen, welche im eingebauten Zustand einen Rand einer Einbauöffnung (5.1') im Einbaubereich (5') umgreift. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kappe (20, 20') eine innere Dichtfläche (23, 23') aufweist, welche mit einem am Grundträger (12, 12') angeordneten Dichtungswulst (19, 19') einen inneren Dichtbereich (D1) ausbildet. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kappe (20, 20') eine äußere Dichtlippe (22, 22') aufweist, welche mit einer korrespondierenden Oberfläche einer Einbauöffnung (5.1) einen äußeren Dichtbereich (D2) ausbildet. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronikteil (30, 60) mit dem Sensorelement (34, 64) und einem Permanentmagneten (38, 69) als aktiver Sensor in Form eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltungsbausteins (ASIC-Bausteins) (34) mit einem Hallelement und/oder einem magnetoresistiven Element und einer Auswerteschaltung oder als passiver induktiver Sensor mit einer Spule (64) und einem Polstück (62) ausgeführt ist, wobei mindestens ein Kontaktsteg (36, 66) zur Kontaktierung des korrespondierenden Sensorelements (34, 64) vorgesehen ist.Stand der Technik
Offenbarung der Erfindung
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Zitierte Patentliteratur