WO2018068921A1 - Sensorvorrichtung für ein fahrzeug, kraftfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sensor device for a vehicle, in particular a motor vehicle, having at least one sensor module and at least one connecting line connected to the sensor module for electrically contacting the sensor module, wherein the sensor module has a sensor.
- the invention relates to a body component for a vehicle with such a sensor device.
- the invention relates to a method for producing a
- Road users it is known to provide safety devices on the vehicle, which protect the occupants and / or other road users such as pedestrians from injury, especially in an accident.
- a safety device in particular airbag devices, belt tensioners and the like are known.
- the safety devices are controlled as a function of sensor data from sensor devices, which detect a collision, for example with the other road users, especially pedestrians.
- systems which have two or more acceleration sensors and / or include a pressure hose-based system. These systems are then For example, arranged in a bumper of the vehicle to detect the collision of the vehicle with an object from the environment.
- sensor devices are used, which at the B, C or D pillar of the vehicle, in particular with at least one acceleration sensor, or in the
- Vehicle door in particular with at least one pressure sensor can be arranged.
- acceleration sensors are used, which are located for example in the central control unit and / or along a bending cross member of the vehicle. The signals output by the sensors are transmitted through
- Algorithms of a control device in particular an airbag control unit, further processed to decide on the triggering of the respective safety device of the vehicle.
- sensor devices with speed sensors are known as sensors that find multiple application in the motor vehicle. Speed sensor for
- Evaluation of magnetized speed sensors usually comprise at least one measuring element or sensing element which is designed as a half or full bridge and is usually installed in an ASIC.
- a sensor is understood as meaning the entirety of measuring element and ASIC, that is to say the circuit initially receiving the measuring signal.
- this sensor is powered by two busbars with two
- the sensors are used as a sensor module with its own
- a screw or clip connection is often provided for attachment.
- the electrical contacting is often done via a mounted on a harness connector.
- a conductor foil for the electrical contacting of electronic components which carries one or more electrical conductor tracks on at least one or between at least two carrier foils and has a flexible design. Due to the particularly flat structure of the conductor foil, it can be integrated into existing structures to save space. Disclosure of the invention
- the sensor device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a compact and easy to handle sensor device is offered, which can be advantageously integrated into the vehicle and facilitates positioning of the sensor or modules.
- the sensor module arranged on the connecting line designed as a conductor foil is enclosed by an encapsulation which encloses the conductor foil at least in sections. This is the sensor module through the
- the position of the sensor module is predetermined on the conductor foil and facilitates the assembly of the sensor device in the vehicle.
- Such sensor devices are preferably locatable in the vehicle door, but can also
- the conductor foil on one side on an adhesive, by means of which the conductor foil in a simple manner on a body element, for example on a cladding element, attachable or at least preassembled.
- the conductor foil is preferably of multilayer construction and in particular has an adhesive layer, which is preferably covered by a peelable protective layer prior to assembly.
- the senor is designed as a pressure sensor.
- the sensor device so far a hydraulic, pneumatic or mechanical pressure can be detected.
- the sensor is preferably designed as a speed sensor to
- a plurality of sensor modules are arranged on the conductor foil and each are encased by an encapsulation which encloses the conductor foil at least in sections. As described above, this determines the arrangement of the sensor modules on the conductor foil. As a result, in particular the distances between adjacent sensor modules already set before installation, whereby the actual assembly is fast and yet precise feasible.
- Each sensor module is electrically connected to at least one electrical trace of the conductor foil. This can be done, for example, in the production by soldering or touching contact. In particular, the
- Conductors has a widened or enlarged contact surface compared to the rest of the conductor tracks through the conductor foil / have, so that at this point a simple electrical contact of the
- Sensor module is guaranteed. If a plurality of sensor modules are present, then they can have the same design, that is, for example, all have a pressure sensor or a rotational speed sensor, or the sensor modules are
- a sensor module has a pressure sensor and another a speed sensor.
- the encapsulation has at least one fastening means for fastening the sensor module to a body part of the vehicle.
- the fastening means may be, for example, a locking means or a clamping means which cooperates with a corresponding counter-means of the body part of the vehicle to the
- the encapsulation is for example designed such that the through
- Plug-in receptacles of the body part cooperate to attach the sensor module.
- the fastening means are at least partially formed elastically deformable to a locking
- the encapsulation mit may be provided that the body part at least partially.
- the sensor device is an integral part of the body part and is already in the manufacture of the
- Body part included. Although this is an interchangeability of Sensor device itself difficult, but facilitates the production of the body part with the sensor function.
- the encapsulation is elastically deformable. This ensures that the sensor module as a whole is elastically deformable in order to enable a subsequent molding of the sensor module to a body part. This is a simple and accurate installation of the
- the respective sensor module has a carrier on which the sensor is arranged.
- This carrier is designed in particular as a so-called interposer, which has electrical conductor tracks, which lead to a separation of electrical contacts.
- first ends of the conductor tracks, which are assigned to the sensor are arranged closer to one another than the other ends of the conductor tracks, which conductor tracks of the
- the sensor for pre-assembly is already mounted on the carrier.
- the assembly of the respective sensor can in the conventional way and
- the carrier is designed to be flexible.
- this ensures the adaptation of the shape of the sensor module itself to a body part which, for example, has a curvature, as is customary, for example, in bumpers.
- the electronic / electrical components of the sensor are preferably also designed damage-free deformable.
- integrated circuits are so thin that they are elastically deformable.
- the conductor foil is strip-shaped and has at least one elastically and / or plastically deformable carrier foil and at least one elastically and / or plastically co-deformable with the carrier foil conductor track.
- the conductor foil thus extends in a strip-shaped or band-shaped manner and is provided along its course with one or more sensor modules, as described above. Due to the elastically and / or plastically deformable carrier film (s) and conductor track (s), insertion and adjustment of the conductor foil to the respective body part is made possible in a simple manner.
- the body component according to the invention with the features of claim 10 is characterized by a body part and at least one attached to the body part and inventively designed sensor device. This results in the already mentioned advantages.
- Body component is integrated.
- the body component is at least partially formed as encapsulation of the sensor device.
- the body component forms an additional or the aforementioned housing for the respective sensor module of
- the inventive method for producing a sensor device in particular the sensor device according to the invention, as described above, or the body component described above is characterized by the features of claim 12. It is provided that first the sensor module is arranged on the conductor line formed as a connecting line, and then the conductor foil and the sensor module are molded in such a way that the sensor module is housed by at least partially enclosing the conductor foil encapsulation. This results in the already mentioned advantages.
- 1 shows a sensor device in a simplified sectional view
- 2 shows a sensor module of the sensor device in a simplified
- FIG. 3 shows a body component of a motor vehicle in a simplified
- FIG. 1 shows in a simplified longitudinal sectional view a
- the conductor foil 3 is strip-shaped or band-shaped and is formed in particular from at least one carrier foil 3_1, on which a plurality of electrically conductive strip conductors 3_2 are arranged.
- the conductor foil 3 is manufactured in particular in a known manner.
- FIG. 2 shows the sensor module 2 in a simplified plan view.
- Sensor module 2 has a carrier 4, which is made of an electrically non-conductive and elastically deformable material.
- a carrier 4 On the carrier 4 a plurality of conductor tracks 5 are arranged, which extend in a star shape from outside to inside or vice versa.
- the outer edges of the carrier 4 each have a plurality of electrically conductive contact points 6 are arranged, for reasons of clarity here only some traces 5 and contact points 6 are provided with reference numerals.
- the contact points 6 are connected to one end of the conductor tracks 5, for example, integrally formed therewith.
- the conductor tracks 5 lead from the contact points 6 into the middle of the carrier 4, where a pressure sensor 7 is arranged and electrically contacted by the free ends of the conductor tracks 5.
- the carrier 4 thus forms, together with the conductor tracks 5 and the respective contact points 6, a so-called interposer, which offers a separation of the electrical contacts of the pressure sensor 7 to the contact points 6, which are arranged further apart in comparison to the contact points of the pressure sensor 7 and thus are easier to contact.
- the contact points 6 are electrically connected to the conductor tracks 3 2 of the conductor foil 3.
- the carrier 4 is applied to the conductor foil 3 in such a way that the contact points 6 are in touching contact with the corresponding conductor tracks 3_2 of the conductor foil 3 in order to produce an electrical connection.
- the contact points 6 are in touching contact with the corresponding conductor tracks 3_2 of the conductor foil 3 in order to produce an electrical connection.
- the voltage applied to the conductor foil 3 sensor module 2 is housed by a spray 8, which also includes the conductor foil 3 in sections.
- the sensor module 2 itself is enclosed by the encapsulation 8 and protected against external influences, and on the other hand, the sensor module 2 is thereby attached to the conductor foil 3 in a simple manner.
- Sensor module 2 and conductor foil 3 form insofar an advantageous unit that allows a simple arrangement and attachment of the sensor device 1 to a body part.
- the sensor device 1 is in particular with a not shown here
- Control unit connected by the conductor foil 3, which detects the sensor data detected by the pressure sensor 7 or made available
- Safety device of a vehicle such as an airbag
- the sensor device 1 is simply at one
- FIG. 3 shows, in one exemplary embodiment, a body part 9 of a motor vehicle in a sectional illustration, wherein the
- Body part 9 represents a vehicle door structure, such as a door trim, of the motor vehicle.
- the body part 9 is curved at least in sections, the sensor device 1 being arranged on its inner side, which in the present embodiment has two sensor modules 2_1, 2_2 which are arranged on the conductor foil 3 as described above.
- the sensor device 1 is integrated in the body part 9.
- the body part 9 itself forms part of the encapsulation 8 of the sensor module 2_2, which is shown on the right in FIG.
- the body part 9 can thus be mitgeformt equal, creating a particularly compact and easy to handle unit.
- the respective sensor module 2_2 subsequently comprises by an additional encapsulation 8 of the body part 9 and is thereby held on this.
- both sensor modules 2_1, 2_2 are attached to the body part 9 according to the further embodiment.
- more than two sensor modules 2 can be arranged on the conductor foil 3.
- the body part 9 thus forms an advantageous together with the sensor device 1
- Body component which is already provided with a pressure sensor for controlling safety devices of the motor vehicle.
- the integration of the sensor device 1 in the body part 9 offers the advantage of a concealed installation, which prevents intervention by the end user in the electronic system. This increases system security. Due to the small thickness of the sensor device 1 is the integration of the sensor device 1 in the body part 9, the mechanical
- Body part 9 can be combined with other, directly integrated in the final component functions, such as an integrated electrical energy storage heater wires or induction coils, creating a multi-functionality of the final component functions, such as an integrated electrical energy storage heater wires or induction coils, creating a multi-functionality of the final component functions, such as an integrated electrical energy storage heater wires or induction coils, creating a multi-functionality of the final component functions, such as an integrated electrical energy storage heater wires or induction coils, creating a multi-functionality of the final component functions.
- Body components is implemented in Leitbauweise.
- the integrated design of the sensor device 1 is a high precision of the positioning and alignment of the sensor on the
- the coating 8 each one or more
- Fastening means 11 which are for fastening the respective sensor module 2 to the body part 9.
- the fastening means 11 are formed as plug-in projections 12 which can be inserted into corresponding plug-in receptacles 13 of the body part 9.
- the plug-in projections 12 and plug-in receptacles 13 are adapted to each form a press fit, so that the respective sensor module 2 easy on the
- Body part 9 can be mounted or at least pre-assembled. It is also conceivable to form the fastening means as latching means to a
- the manufacturing costs can be further reduced by using a 2 R2 production line or by using an open-plan production line
- the manufacturing cost is reduced.
- the pressure sensors 7 of the sensor modules 2 in a simple manner in the body part 9, in particular in the
- Body part 9 also act on a door trim. It is also conceivable to arrange the sensor device 1 in a vehicle seat. By using direct plug-in techniques simple electrical connections of the components of the Sensor device 1 can be realized. In addition, due to the advantageous housing of the sensor modules 2, a customized connector can be attached directly to the conductor foil 3. Due to the flexible design of the sensor device 1 is also a subsequent deformation of the
- Geometries are produced, to the stacking of several sensor modules on top of each other. If the conductor foil 3 has more than 2 layers of carrier foil and conductor tracks, the realization of even complex electrical circuits is possible by means of a multilayer structure. Preferably that is
- Support material of the conductor foil 3 and optionally also the carrier 4 of the respective sensor module 2 made of an elastically and plastically deformable material, so that the carrier foil 3 and optionally the carrier 4 can be stretched or stretched and deformed in all directions.
- the deformability of the carrier 4 it is possible to form the sensor module 2 itself adapted as an insert, so that it fits in a dimensionally accurate manner in a three-dimensionally shaped body part
- the sensor module 2 in each case has a pressure sensor 7 as sensor, it is provided according to a further exemplary embodiment, which is shown in FIG. 4, that the sensor module 2 has a speed sensor 14 instead of the pressure sensor or in addition to the pressure sensor has, which is arranged on the conductor foil 3 and connected by conductor tracks 5 with connector pins 15.
- the plug pins 15 are preferably as well as the sensor 14 encapsulated in plastic, wherein the encapsulation 8 in some cases spaced apart from the connector pins 15, so that they by a corresponding
- the sensor 14 has a user-specific integrated circuit (ASIC) 16 which is formed on a flexible carrier as described above and arranged on the carrier film 3.
- the circuit 16 preferably has integrated the measuring element 17 of the speed sensor 14, which is preferably designed as a half or full bridge. Due to the advantageous embodiment, the sensor device 2 with the
- Speed sensor can be realized smaller than previously, with the manufacturing costs are reduced by the direct spraying or encapsulation of the conductor foils 3, which carries the circuit 16 and the sensing element or the measuring element 17. In addition, the number of vulnerable joints is reduced.
- the sensor 14 is precisely positioned during assembly on the carrier film 3 and spent as a vendor part on or in a / the carrier.
- the framework conditions with respect to the tolerance position are designed so that after the integration of the conductor foil 3 in the carrier component no further alignments are required and more
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Sensormodul (2) und mit wenigstens einer mit dem Sensormodul (2) verbundenen Anschlussleitung zum elektrischen Kontaktieren des Sensormoduls (2), wobei das Sensormodul (2) zumindest einen Sensor (7,14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der als Leiterfolie (3) ausgebildeten Anschlussleitung angeordnete Sensormodul (2) durch eine die Leiterfolie (3) zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung (8) eingehaust ist.
Description
Beschreibung Titel
Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Sensormodul und mit wenigstens einer mit dem Sensormodul verbundenen Anschlussleitung zum elektrischen Kontaktieren des Sensormoduls, wobei das Sensormodul einen Sensor aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Karosseriebauteil für ein Fahrzeug mit einer derartigen Sensorvorrichtung.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer
entsprechenden Sensorvorrichtung oder eines entsprechenden
Karosseriebauteils.
Stand der Technik
Sensorvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Erhöhung der Sicherheit für Insassen und andere
Verkehrsteilnehmer ist es bekannt, Sicherheitseinrichtungen am Fahrzeug vorzusehen, welche insbesondere bei einem Unfall die Insassen und/oder andere Verkehrsteilnehmer wie beispielsweise Fußgänger vor Verletzungen schützen. Als Sicherheitseinrichtung sind insbesondere Airbag-Einrichtungen, Gurtstraffer und dergleichen bekannt. Die Sicherheitseinrichtungen werden dabei in Abhängigkeit von Sensordaten von Sensorvorrichtungen angesteuert, welche eine Kollision beispielsweise mit dem weiteren Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger, erfassen. Zur Detektion von Fußgängerunfällen sind Systeme bekannt, die zwei oder mehr Beschleunigungssensoren aufweisen und/oder ein druckschlauchbasiertes System umfassen. Diese Systeme sind dann
beispielsweise in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet, um die Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt aus der Umgebung zu erfassen. Für die Erfassung von Kollisionen an einer Fahrzeuglängsseite werden heutzutage Sensorvorrichtungen verwendet, die an der B-, C- oder D-Säule des Fahrzeugs insbesondere mit wenigstens einem Beschleunigungssensor, oder in der
Fahrzeugtür, insbesondere mit wenigstens einem Drucksensor, angeordnet werden. Für die Erkennung von Kollisionen mit Objekten im Frontbereich werden heutzutage Beschleunigungssensoren verwendet, die sich beispielsweise im Zentralsteuergerät und/oder entlang eines Biegequerträgers des Fahrzeugs befinden. Die von den Sensoren ausgegebenen Signale werden durch
Algorithmen eines Steuergeräts, insbesondere eines Airbag-Steuergeräts, weiter verarbeitet, um über das Auslösen der jeweiligen Sicherheitseinrichtung des Fahrzeugs zu entscheiden. Auch sind Sensorvorrichtungen mit Drehzahlfühlern als Sensoren bekannt, die vielfache Anwendung auch im Kraftfahrzeug finden. Drehzahlfühler zur
Auswertung von magnetisierten Drehzahlgebern umfassen üblicherweise wenigstens ein Messelement beziehungsweise Sensierelement, das als Halboder Vollbrücke ausgelegt und in der Regel in einem ASIC verbaut ist. Unter einem Sensor wird im Folgenden die Gesamtheit aus Messelement und ASIC, also der das Messsignal initial aufnehmenden Schaltung verstanden.
Üblicherweise wird dieser Sensor durch zwei Stromschienen mit zwei
Steckerpins verbunden. Üblicherweise werden die Sensoren als Sensormodul mit einem eigenen
Gehäuse und einer Anschlussleitung zur elektrischen Kontaktierung an einem Karosserieteil des Fahrzeugs, wie beispielsweise an dem Stoßfänger oder einer Türverkleidung, befestigt. Zur Befestigung wird häufig eine Schraub- oder Klippsverbindung vorgesehen. Die elektrische Kontaktierung erfolgt oft auch über einen an einem Kabelbaum montierten Stecker. Grundsätzlich ist es auch bekannt, zur elektrischen Kontaktierung von Elektronikkomponenten eine Leiterfolie zu verwenden, die auf zumindest einer oder zwischen zumindest zwei Trägerfolie eine oder mehrere elektrische Leiterbahnen trägt und flexibel ausgebildet ist. Durch die insbesondere flache Struktur der Leiterfolie lässt diese bauraumsparend in bestehende Strukturen integrieren.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine kompakte und einfach handhabbare Sensorvorrichtung geboten wird, die sich vorteilhaft in das Fahrzeug integrieren lässt und eine Positionierung des oder der Sensormodule erleichtert. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass das auf der als Leiterfolie ausgebildeten Anschlussleitung angeordnete Sensormodul durch eine die Leiterfolie zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung eingehaust ist. Damit ist das Sensormodul durch die
Umspritzung an der Leiterfolie auf einfache Art und Weise gehalten. Dadurch wird die Position des Sensormoduls an der Leiterfolie vorgegeben und erleichtert die Montage der Sensorvorrichtung im Fahrzeug. Derartige Sensorvorrichtungen sind vorzugweise in der Fahrzeugtür anordenbar, können aber auch
beispielsweise in einem Stoßfänger oder in einer der Vertikalsäulen des
Fahrzeugs angeordnet werden. Vorzugsweise weist die Leiterfolie auf einer Seite ein Klebemittel auf, mittels welcher die Leiterfolie auf einfache Art und Weise an einem Karosserieelement, beispielsweise an einem Verkleidungselement, befestigbar oder zumindest vormontierbar ist. So ist die Leiterfolie bevorzugt mehrschichtig aufgebaut und weist insbesondere eine Klebeschicht auf, die vorzugsweise vor der Montage durch eine abziehbare Schutzschicht überdeckt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor als Drucksensor ausgebildet ist. Mittels der Sensorvorrichtung ist insofern ein hydraulischer, pneumatischer oder mechanischer Druck erfassbar. Alternativ ist der Sensor bevorzugt als Drehzahlfühler ausgebildet, um
beispielsweise die Drehzahl eines Antriebsrads oder einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs zu erfassen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Leiterfolie mehrere Sensormodule angeordnet und jeweils durch eine die Leiterfolie zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung eingehaust sind. Wie zuvor beschrieben ist dadurch die Anordnung der Sensormodule an der Leiterfolie festgelegt. Dadurch werden insbesondere die Abstände zwischen
benachbarten Sensormodulen bereits vor der Montage festgelegt, wodurch die eigentliche Montage schnell und dennoch präzise durchführbar ist. Jedes Sensormodul ist elektrisch mit zumindest einer elektrischen Leiterbahn der Leiterfolie verbunden. Dies kann beispielsweise bei der Herstellung durch Verlöten oder Berührungskontaktieren erfolgen. Insbesondere weist die
Leiterfolie Kontaktabschnitte auf, in welchen die eine oder die mehreren
Leiterbahnen eine verbreiterte oder vergrößerte Kontaktfläche im Vergleich zu dem übrigen Verlauf der Leiterbahnen durch die Leiterfolie aufweist/aufweisen, sodass an dieser Stelle eine einfache elektrische Kontaktierung des
Sensormoduls gewährleistet ist. Sind mehrere Sensormodule vorhanden, so können diese gleich ausgebildet sein, also beispielsweise alle einen Drucksensor oder einen Drehzahlfühler aufweisen, oder die Sensormodule sind
unterschiedlich ausgebildet, sodass beispielsweise ein Sensormodul einen Drucksensor und ein anderes einen Drehzahlfühler aufweist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umspritzung wenigstens ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Sensormoduls an einem Karosserieteil des Fahrzeugs aufweist. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Rastmittel oder ein Klemmmittel handeln, das mit einem entsprechenden Gegenmittel des Karosserieteils des Fahrzeugs zusammenwirkt, um das
Sensormodul an dem Karosserieteil insbesondere lösbar zu befestigen. Die Umspritzung ist beispielsweise derart ausgebildet, dass das durch die
Umspritzung gebildete Gehäuse Steckaufnahmen und/oder Steckvorsprünge aufweist, die mit entsprechenden Steckvorsprüngen beziehungsweise
Steckaufnahmen des Karosserieteils zur Befestigung des Sensormoduls zusammenwirken. Insbesondere sind die Befestigungsmittel zumindest bereichsweise elastisch verformbar ausgebildet, um ein Verrasten
beziehungsweise ein Einklipsen des Sensormoduls an dem Karosserieteil zu ermöglichen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umspritzung das Karosserieteil zumindest teilweise mitbildet. Damit ist die Sensorvorrichtung ein integraler Bestandteil des Karosserieteils und wird bereits bei der Herstellung des
Karosserieteils mitberücksichtigt. Hierdurch wird zwar eine Austauschbarkeit der
Sensorvorrichtung selbst erschwert, jedoch die Herstellung des Karosserieteils mit der Sensorfunktion erleichtert.
Vorzugsweise ist die Umspritzung elastisch verformbar ausgebildet. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Sensormodul insgesamt elastisch verformbar ist, um eine nachträgliche Anformung des Sensormoduls an ein Karosserieteil zu ermöglichen. Dadurch ist eine einfache und passgenaue Montage des
Sensormoduls beziehungsweise der Sensorvorrichtung gewährleistet. Zweckmäßigerweise weist das jeweilige Sensormodul einen Träger auf, auf welchem der Sensor angeordnet ist. Dieser Träger ist insbesondere als sogenannter Interposer ausgebildet, welcher elektrische Leiterbahnen aufweist, die zu einer Vereinzelung von elektrischen Kontakten führen. So sind erste Enden der Leiterbahnen, die dem Sensor zugeordnet sind, enger zueinander angeordnet, als die anderen Enden der Leiterbahnen, welche Leiterbahnen der
Leiterfolie kontaktieren. Dadurch ist eine sichere Kontaktierung des Sensor s gewährleistet und gleichzeitig ein unerwünschter Kurzschluss insbesondere im Kontaktierungsbereich zu der Leiterfolie auf einfache Art und Weise verhindert. Vorzugsweise ist der Sensor zur Vormontage auf dem Träger bereits montiert. Die Montage des jeweiligen Sensors kann dabei auf herkömmliche Art und
Weise auf dem Träger erfolgen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Träger flexibel ausgebildet ist. Insbesondere wird dadurch das Anpassen der Form des Sensormoduls selbst an ein Karosserieteil, das beispielsweise eine Krümmung aufweist, wie sie beispielsweise bei Stoßfängern üblich ist, sicher gewährleistet. Insbesondere sind die elektronischen/elektrischen Komponenten des Sensors bevorzugt ebenfalls beschädigungsfrei verformbar ausgebildet. Insbesondere sind dazu beispielsweise integrierte Schaltkreise derart dünn ausgebildet, dass sie elastisch verformbar sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterfolie streifenförmig ausgebildet ist und wenigstens eine elastisch und/oder plastisch verformbare Trägerfolie und wenigstens eine elastisch und/oder plastisch mit der Trägerfolie mitverformbare Leiterbahn aufweist. Die Leiterfolie
erstreckt sich somit streifenförmig beziehungsweise bandförmig und ist entlang ihres Verlaufs mit einem oder mehreren Sensormodulen versehen, wie zuvor beschrieben. Durch die elastisch und/oder plastisch verformbare Trägerfolie(n) und Leiterbahn(en) ist ein Einlegen und Anpassen der Leiterfolie an das jeweilige Karosserieteil auf einfache Art und Weise ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Karosseriebauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch ein Karosserieteil und zumindest eine an dem Karosserieteil befestigte und erfindungsgemäß ausgebildete Sensorvorrichtung aus. Es ergeben sich dabei die bereits genannten Vorteile.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung in das
Karosseriebauteil integriert ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Karosseriebauteil dazu zumindest abschnittsweise als Umspritzung der Sensorvorrichtung ausgebildet. Insbesondere bildet das Karosseriebauteil eine zusätzliche oder die zuvor genannte Einhausung für das jeweilige Sensormodul der
Sensorvorrichtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Sensorvorrichtung, insbesondere der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, wie sie oben stehend beschrieben wurde, oder des oben beschriebenen Karosseriebauteils zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 12 aus. Dabei ist vorgesehen, dass zunächst das Sensormodul auf der als Leiterfolie ausgebildeten Anschlussleitung angeordnet wird, und dass anschließend die Leiterfolie und das Sensormodul derart umspritzt werden, dass das Sensormodul durch eine auch die Leiterfolie zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung eingehaust wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 eine Sensorvorrichtung in einer vereinfachten Schnittdarstellung,
Figur 2 ein Sensormodul der Sensorvorrichtung in einer vereinfachten
Draufsicht, Figur 3 ein Karosseriebauteil eins Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten
Darstellung und
Figur 4 die Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine
Sensorvorrichtung 1, die ein Sensormodul 2 sowie eine Leiterfolie 3 aufweist. Die Leiterfolie 3 ist streifen- beziehungsweise bandförmig ausgebildet und ist insbesondere aus wenigstens einer Trägerfolie 3_1, auf welcher mehrere elektrisch leitfähige Leiterbahnen 3_2 angeordnet sind, gebildet. Die Leiterfolie 3 ist insbesondere auf bekannte Art und Weise gefertigt.
Figur 2 zeigt das Sensormodul 2 in einer vereinfachten Draufsicht. Das
Sensormodul 2 weist einen Träger 4 auf, der aus einem elektrisch nicht leitfähigen und elastisch verformbaren Material gefertigt ist. Auf dem Träger 4 sind mehrere Leiterbahnen 5 angeordnet, die sternförmig von außen nach innen beziehungsweise andersherum verlaufen. Den Außenrändern des Trägers 4 sind jeweils mehrere elektrisch leitfähige Kontaktstellen 6 angeordnet, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen hier nur einige Leiterbahnen 5 und Kontaktstellen 6 mit Bezugszeichen versehen sind. Die Kontaktstellen 6 sind mit jeweils einem Ende einer der Leiterbahnen 5 verbunden, beispielsweise einstückig mit diesen ausgebildet. Die Leiterbahnen 5 führen von den Kontaktstellen 6 aus in die Mitte des Trägers 4, wo ein Drucksensor 7 angeordnet und durch die freien Enden der Leiterbahnen 5 elektrisch kontaktiert ist. Zur Kontaktierung des Drucksensors 7 sind entsprechende Kontaktstellen an den anderen Enden der Leiterbahn 5 vorgesehen, die in Figur 2 nicht ersichtlich sind. Der Träger 4 bildet somit zusammen mit den Leiterbahnen 5 und den jeweiligen Kontaktstellen 6 einen sogenannten Interposer, welcher eine Vereinzelung der elektrischen Kontakte des Drucksensors 7 auf die Kontaktstellen 6 bietet, welche im Vergleich zu den Kontaktstellen des Drucksensors 7 weiter auseinander angeordnet und damit
einfacher kontaktierbar sind. Vorliegend sind die Kontaktstellen 6 elektrisch mit den Leiterbahnen 3 2 der Leiterfolie 3 verbunden.
Der Träger 4 ist auf der Leiterfolie 3 derart aufgebracht, dass die Kontaktstellen 6 mit den entsprechenden Leiterbahnen 3_2 der Leiterfolie 3 in Berührungskontakt sind, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Optional sind die
Kontaktstellen 6 mit den jeweiligen Leiterbahnen 3_2 verschweißt oder verlötet, um den elektrischen Kontakt dauerhaft zu gewährleisten. Das an der Leiterfolie 3 anliegende Sensormodul 2 ist durch eine Spritzung 8 eingehaust, welche auch die Leiterfolie 3 abschnittsweise umfasst. Damit ist durch die Umspritzung 8 einerseits das Sensormodul 2 selbst eingehaust und vor äußeren Einflüssen geschützt, und andererseits ist das Sensormodul 2 dadurch an der Leiterfolie 3 auf einfache Art und Weise befestigt. Sensormodul 2 und Leiterfolie 3 bilden insofern eine vorteilhafte Einheit, die eine einfache Anordnung und Befestigung der Sensorvorrichtung 1 an einem Karosserieteil erlaubt. Die Sensorvorrichtung 1 ist insbesondere mit einem hier nicht dargestellten
Steuergerät durch die Leiterfolie 3 verbunden, welches die von dem Drucksensor 7 erfassten beziehungsweise zur Verfügung gestellten Sensordaten eine
Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Airbag-
Einrichtung oder ein Gurtstraffer, ansteuert.
Zur Anordnung im Fahrzeug ist die Sensorvorrichtung 1 einfach an einem
Karosserieteil befestigbar. Figur 3 zeigt hierzu in einem Ausführungsbeispiel ein Karosserieteil 9 eines Kraftfahrzeugs in einer Schnittdarstellung, wobei das
Karosserieteil 9 eine Fahrzeugtürstruktur, beispielsweise eine Türverkleidung, des Kraftfahrzeugs darstellt. Das Karosserieteil 9 ist zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet, wobei an seiner Innenseite die Sensorvorrichtung 1 angeordnet ist, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Sensormodule 2_1, 2_2 aufweist, die an der Leiterfolie 3 wie zuvor beschrieben angeordnet sind. Dadurch, dass die Sensormodule 2_1, 2_2 mit der Leiterfolie 3 zusammen durch die Umspritzung 8 jeweils eingehaust sind, ist ihr Abstand zueinander an der Leiterfolie 3 vorgegeben, wodurch die Montage der Sensorvorrichtung 1 mit mehreren Sensormodulen 2 an dem Karosserieteil 9 vereinfacht wird. Durch die flexible Ausgestaltung der Leiterfolie 3 lässt sich diese auf einfache Art und
Weise an der Innenseite 10 des gekrümmten Karosserieteils 9 entlangführen, sodass sie bauraumsparend und optimal an dem Karosserieteil 9
angeordnel anordenbar ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das ebenfalls in Figur 3 gezeigt ist, ist die Sensorvorrichtung 1 integriert in das Karosserieteil 9 ausgebildet. Dazu bildet das Karosserieteil 9 selbst einen Teil der Umspritzung 8 des Sensormoduls 2_2, das in Figur 3 rechts gezeigt ist. Mit der Umspritzung 8 kann somit gleich das Karosserieteil 9 mitgeformt werden, wodurch eine besonders kompakte und gut handhabbare Einheit entsteht. Auch ist es denkbar, dass das jeweilige Sensormodul 2_2 nachträglich durch eine zusätzliche Umspritzung 8 des Karosserieteils 9 umfasst und dadurch an diesem gehalten wird. Vorzugsweise sind beide Sensormodule 2_1, 2_2 an dem Karosserieteil 9 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel befestigt. Selbstverständlich können an der Leiterfolie 3 auch mehr als zwei Sensormodule 2 angeordnet werden. Das Karosserieteil 9 bildet somit zusammen mit der Sensorvorrichtung 1 ein vorteilhaftes
Karosseriebauteil, das bereits mit einer Drucksensorik zur Ansteuerung von Sicherheitseinrichtungen des Kraftfahrzeugs versehen ist.
Die Integration der Sensorvorrichtung 1 in das Karosserieteil 9 bietet den Vorteil eines verdeckten Einbaus, der einen Eingriff durch den Endanwender in das elektronische System verhindert. Dadurch wird die Systemsicherheit erhöht. Aufgrund der geringen Dicke der Sensorvorrichtung 1 wird durch die Integration der Sensorvorrichtung 1 in das Karosserieteil 9 die mechanische
Strukturbeständigkeit des Karosserieteils 9 nicht oder kaum beeinflusst. Die Sensorfunktion der Sensorvorrichtung 1 als integraler Standteil des
Karosserieteils 9 ist mit weiteren, direkt im Endbauteil integrierten Funktionen kombinierbar, wie beispielsweise ein integrierter elektrischer Energiespeicher, Heizdrähte oder Induktionsspulen, wodurch eine Multifunktionalität des
Karosseriebauteils in Leitbauweise umgesetzt wird.
Insbesondere durch die integrierte Ausbildung der Sensorvorrichtung 1 wird eine hohe Präzision der Positionierung und Ausrichtung des Sensors auf der
Leiterfolie beziehungsweise auf dem Karosserieteil 9 erreicht, wodurch die
Anzahl der Schritte bei der Herstellung und einer nachträglichen Prüfung der Funktionsfähigkeit verringert werden können.
Die Herstellung der Sensorvorrichtung 1 durch die folienbasierte
Hinterspritztechnologie beziehungsweise Umspritztechologie oder alternativ durch eine folienbasierte Integration in das Karosserieteil 9 ist kostengünstig und wenig zeitaufwendig. Zur Montage der Sensorvorrichtung 1 kann auch vorgesehen sein, dass die Umspritzung 8 jeweils eine oder mehrere
Befestigungsmittel 11 aufweist, die zur Befestigung des jeweiligen Sensormoduls 2 an dem Karosserieteil 9 liegen. So ist gemäß dem in Figur 1 gestrichelt dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Befestigungsmittel 11 als Steckvorsprünge 12 ausgebildet sind, die in entsprechende Steckaufnahmen 13 des Karosserieteils 9 eingesteckt werden können. Zweckmäßigerweise sind die Steckvorsprünge 12 und Steckaufnahmen 13 dazu ausgebildet, jeweils eine Presspassung zu bilden, sodass das jeweilige Sensormodul 2 einfach an dem
Karosserieteil 9 montierbar oder zumindest vormontierbar ist. Auch ist es denkbar, die Befestigungsmittel als Rastmittel auszubilden, um ein
formschlüssiges Verrasten des jeweiligen Sensormoduls 2 an dem Karosserieteil 9 zu ermöglichen.
Die Herstellungskosten können dabei außerdem dadurch weiter reduziert werden, dass eine 2 R2-Fertigungslinie verwendet wird, oder dass offene
Halbleiter mit dem Ziel der Folienflächenreduzierung direkt montiert werden. Auch durch die einfache Montage der Sensorvorrichtung 1 am Fahrzeug beziehungsweise am Karosserieteil 9, beispielsweise durch eine direkte
Integration der Sensorvorrichtung 1 in das Karosserieteil 9 als FVK-Struktur bei einem Mold-Vorgang, insbesondere bei einem LCM-Vorgang (LCM = liquid composite molding) werden die Herstellungskosten verringert. Durch die verwendete Technik werden die Drucksensoren 7 der Sensormodule 2 auf einfache Art und Weise in das Karosserieteil 9, insbesondere in den
Stoßfänger direkt integriert. Selbstverständlich kann es sich bei dem
Karosserieteil 9 auch um eine Türverkleidung handeln. Auch ist es denkbar, die Sensorvorrichtung 1 in einem Fahrzeugsitz anzuordnen. Durch Einsatz von Direktstecktechniken können einfache elektrische Verbindungen der Bauteile der
Sensorvorrichtung 1 realisiert werden. Darüber hinaus kann durch die vorteilhafte Umhausung der Sensormodule 2 ein kundenspezifischer Steckverbinder direkt an der Leiterfolie 3 angebracht werden. Durch die flexible Ausgestaltung der Sensorvorrichtung 1 ist auch eine nachträgliche Verformung der
Sensorvorrichtung 1, wie am Beispiel von Figur 3 bereits gezeigt, möglich. Durch Einsatz einer geeigneten Falltechnik können komplexe Strukturen und
Geometrien hergestellt werden, bis hin zur Stapelung mehrerer Sensormodule übereinander. Weist die Leiterfolie 3 mehr als 2 Schichten aus Trägerfolie und Leiterbahnen auf, so ist durch einen mehrlagigen Aufbau die Realisierung auch komplexer elektrischer Schaltungen möglich. Vorzugsweise sind das
Trägermaterial der Leiterfolie 3 und optional auch der Träger 4 des jeweiligen Sensormoduls 2 aus einem elastisch und plastisch verformbaren Material gefertigt, sodass die Trägerfolie 3 und gegebenenfalls der Träger 4 gedehnt beziehungsweise gestreckt und in alle Richtungen verformt werden können. Insbesondere durch die Verformbarkeit des Trägers 4 ist es möglich, das Sensormodul 2 selbst angepasst als Einlegeteil auszubilden, sodass es formgenau in ein dreidimensional geformtes Karosserieteil passt
beziehungsweise an diesem ansetzbar ist.
Während gemäß den vorhergehenden Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, dass das Sensormodul 2 jeweils einen Drucksensor 7 als Sensor aufweist, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in Figur 4 gezeigt ist, vorgesehen, dass das Sensormodul 2 anstelle des Drucksensors oder zusätzlich zu dem Drucksensor einen Drehzahlfühler 14 aufweist, der auf der Leiterfolie 3 angeordnet und durch Leiterbahnen 5 mit Steckerpins 15 verbunden ist. Die Steckerpins 15 sind vorzugsweise wie auch der Sensor 14 mit Kunststoff umspritzt, wobei die Umspritzung 8 in diesem Fall abschnittsweise beabstandet zu den Steckerpins 15 liegt, sodass diese durch einen entsprechenden
Kontaktstecker von außen elektrisch kontaktierbar sind. Der Sensor 14 weist eine Anwenderspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 16 auf, die auf einem flexiblen Träger, wie zuvor beschrieben, ausgebildet und auf der Trägerfolie 3 angeordnet ist. Die Schaltung 16 weist vorzugsweise integriert das Messelement 17 des Drehzahlfühlers 14 auf, das bevorzugt als Halb- oder Vollbrücke ausgebildet ist.
Durch die vorteilhafte Ausbildung kann die Sensorvorrichtung 2 mit dem
Drehzahlfühler kleiner als bisher realisiert werden, wobei durch das direkte Verspritzen beziehungsweise Umspritzen der Leiterfolien 3, die die Schaltung 16 und das Sensierelement beziehungsweise das Messelement 17 trägt, die Herstellungskosten reduziert werden. Darüber hinaus wird die Anzahl von anfälligen Verbindungsstellen reduziert. Der Sensor 14 wird bei der Montage präzise auf der Trägerfolie 3 positioniert und als Zulieferteil auf beziehungsweise in einem/dem Träger verbracht. Vorzugsweise sind die Rahmenbedingungen bezüglich der Toleranzlage so gestaltet, dass nach der Integration der Leiterfolie 3 in das Trägerbauteil keine weiteren Ausrichtungen erforderlich sind und weitere
Montageschritte mit Anforderungen an die Ausrichtung des Sensormoduls 2 nicht notwendig sind. Wie zuvor bereits beschrieben, ist auch hier die Möglichkeit der planaren Montagetechnologie für die Bestückung insbesondere die integrierten Bauteile einsetzbar, wodurch sich weitere Kostenvorteile ergeben.
Claims
1. Sensorvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Sensormodul (2) und mit wenigstens einer mit dem Sensormodul (2) verbundenen Anschlussleitung zum elektrischen
Kontaktieren des Sensormoduls (2), wobei das Sensormodul (2) zumindest einen Sensor (7,14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der als Leiterfolie (3) ausgebildeten Anschlussleitung angeordnete Sensormodul (2) durch eine die Leiterfolie (3) zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung (8) eingehaust ist.
2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Drucksensor (7) oder als Drehzahlfühler (14) ausgebildet ist.
3. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterfolie (3) mehrere Sensormodule (2) angeordnet und jeweils durch eine die Leiterfolie (3) zumindest
abschnittsweise umfassende Umspritzung (8) eingehaust sind.
4. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Umspritzung (8) wenigstens ein Befestigungsmittel (11) zur Befestigung des jeweiligen Sensormoduls (2) an einem Karosserieteil (9) des Fahrzeugs aufweist.
5. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (8) das Karosserieteil zumindest teilweise mitbildet.
6. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (8) elastisch verformbar ausgebildet ist.
7. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Sensormodul (2) einen Träger (4) aufweist, auf welchem der Sensor (7) angeordnet ist.
8. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) flexibel ausgebildet ist.
9. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterfolie (3) streifenförmig ausgebildet und wenigstens einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Trägerfolie (3_1) und wenigstens eine elastisch und/oder plastisch mit dem Trägerfolie (3_1) mitverformbare Leiterbahn (3_2) aufweist.
10. Karosseriebauteil für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Karosserieteil (9) und mit zumindest einer an dem Karosserieteil (9) befestigten Sensorvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche.
11. Karosseriebauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (1) in das Karosseriebauteil (9) integriert ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung (1), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die wenigstens ein Sensormodul (2) und wenigstens eine mit dem Sensormodul (2) verbundene Anschlussleitung zum elektrischen Kontaktieren des Sensormoduls (2) aufweist, wobei das
Sensormodul (2) zumindest einen Sensor (7,14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (2) auf der als Leiterfolie (3) ausgebildeten Anschlussleitung angeordnet und durch einen die Leiterfolie (3) zumindest abschnittsweise umfassende Umspritzung (8) eingehaust wird.
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