DE102005053014B4

DE102005053014B4 - Drucksensorgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102005053014B4
Application number: DE200510053014
Authority: DE
Inventors: Matthias SCHÄFER; Michael Lechner; Uwe Neumann; Christian Plankl; Markus Christoph; Michael Weinacht
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: DE102005053014A1; WO2007051779A1

Abstract

Drucksensorgehäuse mit einer Lufteinlassöffnung (9),
mit einem ersten, Steckverbinderkontakte (11) aufweisenden Gehäuseteil (1) und
mit einem zweiten Gehäuseteil (2),
wobei im ersten Gehäuseteil (1) eine Leiterplatte (6) mit einem einen druckempfindlichen Bereich (8) aufweisenden Drucksensorelement (7) angeordnet ist, und
wobei die Lufteinlassöffnung (9) in dem zweiten Gehäuseteil (2) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erstes Dichtelement (5) zur Befestigung und Abdichtung einer das Drucksensorgehäuse aufnehmenden Öffnung in einer Montagewand (13) an das Gehäuseteil (1; 2) das vorgesehen ist, in die Öffnung zu ragen, angespritzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksensorgehäuse mit einer Lufteinlassöffnung, mit einem ersten, Steckverbinderkontakte aufweisenden Gehäuseteil und mit einem zweiten Gehäuseteil, wobei im ersten Gehäuseteil eine Leiterplatte mit einem einen druckempfindlichen Bereich aufweisenden Drucksensorelement angeordnet ist, und wobei die Lufteinlassöffnung in dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist.
Die DE 199 38 868 A1 offenbart ein solches Drucksensorgehäuse. Dieses bekannte Drucksensorgehäuse muss jedoch mittels zweier Schrauben befestigt werden, was eine sehr zeit- und kostenaufwändige Montage erfordert, was insbesondere bei der Verwendung in Kraftfahrzeugen unerwünscht ist.
Auch die DE 103 33 964 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Drucksensorgehäuse, das mittels einer selbstklebenden Dichtfolie gegen eine Trennwand geklebt wird. Diese Befestigungsart ist jedoch aufgrund der Alterung des Klebstoffs nicht auf die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs ausgelegt.
Solche Drucksensoren sind zum Einsatz in Kraftfahrzeugen bestimmt, um den bei einem Aufprall erfolgenden Druckanstieg in einem weitgehend abgeschlossenen Hohlraum – beispielsweise dem Türinnenraum – zu erfassen und auszuwerten, um insbesondere einen Seitenaufprall auf das Kraftfahrzeug detektieren und geeignete Schutzmechanismen auslösen zu können. Hierzu muss der Drucksensor an einer Wand der Fahrzeugtür oder an einem sich in der Tür befindlichen Bauteil, wie z. B. einem Fensterheber, befestigt sein. In manchen Fahrzeugtüren befin det sich im Türinneren eine Zwischenwand, die den zum Fahrzeugäußeren hin orientierten Nassraum des Türinnenbereichs von einem zum Türinneren hin orientierten Trockenraum, in dem die häufig vorgesehene Elektrik und Elektronik der Fensterheber und Außenspiegeleinstellung angeordnet sind, trennt.
Seitenaufpralle auf ein Kraftfahrzeug finden zumeist an der Außenhaut der Fahrzeugtür statt, so dass der primäre Druckanstieg im Nassraum des Türinnenbereichs detektiert werden sollte. Hierzu ist es erforderlich, die Lufteinlassöffnung des Drucksensorgehäuses möglichst im Nassraum zu platzieren. Prinzipiell kann zu diesem Zweck das ganze Drucksensorgehäuse im Nassraum angeordnet werden, wobei in diesem Fall jedoch hohe Anforderungen an die Wasserdichtigkeit des Drucksensorgehäuses gestellt sind. Vorteilhaft ist es, das eigentliche Drucksensorgehäuse im Trockenraum des Fahrzeuginnenbereichs anzuordnen und lediglich die Lufteinlassöffnung durch eine Öffnung in der Zwischenwand hindurchragen zu lassen. Bei dieser Montagevariante muss nun zwar die Öffnung in der Zwischenwand gegenüber dem Trockenraum der Fahrzeugtür abgedichtet werden, allerdings sind deutlich geringere Anforderungen an die Wasserdichtigkeit des Drucksensorgehäuses gestellt.
Wenn die Lufteinlassöffnung im Nassraum des Fahrzeugtürinnenbereichs platziert ist, ist es von Vorteil, wenn sie durch eine Abdeckung, die lediglich eine Öffnung nach unten aufweist, vor dem direkten Kontakt mit Schmutz und Feuchtigkeit, insbesondere von Tropfwasser, geschützt ist. Ein Drucksensorgehäuse oder ein Drucksensorgehäuseteil, das eine solche Abdeckung für eine Lufteinlassöffnung aufweist, erfordert jedoch zu seiner Herstellung ein aufwendiges und damit kostenintensives Spritzwerkzeug, da diese Abdeckung eine Hinterschneidung aufweist.
Wenn am selben Gehäuseteil auch die Steckverbinderkontakte angeordnet sind, führt dies jedoch zu einer Vielzahl von erforderlichen teuren Werkzeugen, da üblicherweise für jeden Fahrzeugtyp ein eigener Steckverbinder vorgesehen ist, der sich von anderen durch seine Form und möglicherweise seine Farbe unterscheidet, um eine Verwechslung auszuschließen. Damit wird jedoch ein Drucksensorgehäuse, wie es in der DE 44 26 812 A1 vorgeschlagen ist, aufwändig und teuer.
Das Drucksensorgehäuse wird beim Fahrzeughersteller in der Tür, insbesondere an der Türzwischenwand, befestigt. Dies geschieht zum Beispiel durch Schrauben, Nieten oder andere zusätzliche mechanische Befestigungselemente. Da sich wegen dieser Befestigungselemente Durchbrüche in der Trennwand zwischen Nass- und Trockenraum ergeben, müssen diese entweder durch Dichtringe oder aufgeklebte Schaumdichtungen abgedichtet werden. Beispiele hierfür sind in der WO00/71978 A1 gezeigt. Dies erfordert jedoch zusätzlichen Montageaufwand.
Aus der DE 43 21 068 A1 ist ein anderes Drucksensorgehäuse bekannt. Die Montage des dortigen Drucksensorgehäuses erfolgt dadurch, dass in das erste, die Steckverbinderkontakte aufweisende Gehäuseteil ein Druckfühlerelement mit einem Druckeinlass eingelegt wird. Anschließend wird eine Verdrahtungsplatte in das erste Gehäuseteil eingelegt, die einen Durchbruch für den Druckeinlass sowie Ausnehmungen für Kontaktstifte des Druckfühlerelements aufweist. Die Verdrahtungsplatte weist einen Leiterrahmen auf, dessen Leiter in den Ausnehmungen für die Kontaktstifte des Druckfühlerelements freiliegen und dort mit den Kontaktstiften in Kontakt treten. Der Leiterrahmen wird außerdem beim Einlegen der Verdrahtungsplatte in das erste Gehäuseteil mit den dortigen Steck verbinderkontakten elektrisch verbunden. Nun wird ein O-Ring um den durch die Ausnehmung in der Verdrahtungsplatte ragenden Druckeinlass des Druckfühlerelements gelegt und anschließend das eine Lufteinlassöffnung aufweisende zweite Gehäuseteil über den Druckeinlass gestülpt und gegen den O-Ring gedrückt. Abschließend wird der verbleibende Innenraum des Gehäuses mit einem Vergussmaterial vergossen, so dass einerseits eine Abdichtung der beiden Gehäuseteile gegeneinander erfolgt und andererseits das zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil verbunden wird.
Abgesehen davon, dass aufgrund der verschiedenen Materialien und der damit verbundenen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten dieses Drucksensorgehäuse nicht vollständig dicht zu bekommen ist, weist es auch eine Vielzahl von Einzelteilen auf, die in einem aufwendigen Montageprozess zusammengefügt werden müssen.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es somit, ein Drucksensorgehäuse, das aus möglichst wenig Einzelteilen gebildet ist und einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Drucksensorgehäuse weist ein erstes Gehäuseteil auf, das die Steckverbinderkontakte umfasst. Die Lufteinlassöffnung ist in vorteilhafter Weise in einem zweiten Gehäuseteil angeordnet, wodurch dieses aufwändig herzustellende Gehäuseteil für alle Fahrzeugtypen gleich sein kann und somit nur ein komplizierteres Werkzeug für alle Fahrzeug typen erforderlich ist. Es müssen dann lediglich die fahrzeugtypspezifischen ersten, die Steckverbinderkontakte aufweisenden Gehäuseteile mit speziellen, jedoch wesentlich einfacher aufgebauten Werkzeugen hergestellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuse ist ein erstes Dichtelement sowohl zur mechanischen Befestigung als auch zur Abdichtung einer das Drucksensorgehäuse aufnehmenden Öffnung in einer Montagewand an das Gehäuseteil angespritzt, das vorgesehen ist, in die Öffnung zu ragen. Wenn das Drucksensorgehäuse vom Trockenraum her in die Zwischenwand der Fahrzeugtür montiert wird, wird das erste Dichtelement vorzugsweise am zweiten, die Lufteinlassöffnung aufweisenden Gehäuseteil angespritzt. Es ist aber auch möglich, das erste Dichtelement am ersten, die Steckverbinderkontakte aufweisenden Gehäuse teil anzuspritzen.
Es ist jedoch ebenso möglich, das Drucksensorgehäuse vom Nassraum her in eine Öffnung der Zwischenwand zu stecken, so dass es hier vorteilhaft sein kann, das erste Dichtelement am ersten, die Steckverbinderkontakte aufweisenden Gehäuseteil anzuspritzen. Durch eine geeignete Formgebung des ersten Dichtelements kann das Drucksensorgehäuse für unterschiedliche Stärken der Zwischenwand verwendet werden. Zugleich kann durch die Formgebung (z. B. oval) der lagerichtige Verbau gewährleistet werden. Durch den Aufbau ist sowohl eine Montage im Nass- als auch im Trockenraum möglich. Es ist nur die geeignete Öffnung für die außen liegende Dichtung vorzusehen.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung sind das erste und das zweite Gehäuseteil durch eine Schnapp-, Klebe- oder Schweißverbindung miteinander verbunden.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses ist zwischen der Lufteinlassöffnung des zweiten Gehäuseteils und dem druckempfindlichen Bereich des Druckfühlerelements ein zweites Dichtelement zur Abdichtung des Gehäuseinneren gegen die Umgebung und zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil zur Abdichtung des Gehäuseinneren gegen die Umgebung ein drittes Dichtelement angeordnet.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Dichtelement an das erste oder das zweite Gehäuseteil angespritzt. Besonders vorteilhaft findet der Spritzvorgang im Werkzeug für die Herstellung des jeweiligen Gehäuseteils statt, so dass kein Werkzeugwechsel nötig ist. Es werden also zwei verschieden harte Kunststoffe in einem Werkzeug aneinandergeformt.
In gleicher Weise kann in vorteilhafter Weiterbildung das zweite Dichtelement an das zweite Gehäuseteil angespritzt werden.
Vorteilhaft wird für die Schnappverbindung eine Ringschnappverbindung verwendet, da diese zu einer besonders guten Wasserdichtigkeit und Festigkeit der Verbindung führt. Vorteilhaft sind für die Gehäuseteile runde Formen, da sich diese sehr gut abdichten lassen und auch die Ringschnappverbindung sehr gut wirkt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses,
2 eine Querschnittsdarstellung des zusammengebauten Gehäuses gemäß 1 im in einer Zwischenwand montierten Zustand,
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses
4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses und
5 eine perspektivische Ansicht des Drucksensorgehäuses gemäß 4.
Die in der 1 dargestellte erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses weist ein erstes Gehäusesteil 1 auf, an das ein Steckverbinder angeformt ist, der Steckverbinderkontakte 11 umfasst. Diese ragen vom Steckverbinder in das Gehäuseinnere und dienen der Kontaktierung von Bauteilen – insbesondere einem Druckfühlerelement 7 –, die auf einer Leiterplatte 6 angeordnet sind. Die in das Gehäuseinnere ragenden Teile der Steckverbinderkontakte 11 fungieren als Einpresspins und werden in die Leiterplatte 6 eingepresst, wenn die Leiterplatte 6 in das erste Gehäuseteil 1 eingebaut wird.
Ein zweites Gehäuseteil 2 weist eine Lufteinlassöffnung 9 auf, die von einer Abdeckung 10, die an das zweite Gehäuseteil 2 angeformt ist zum Schutz vor Schmutz und Feuchtigkeit, abgedeckt ist. An das zweite Gehäuseteil 2 sind ein zweites Dichtelement 3 und ein drittes Dichtelement 4 angebracht, vorzugsweise angespritzt. Beim Zusammenbau der beiden Gehäuseteile 1, 2 drückt das zweite Dichtelement 3 auf das Druck fühlerelement 7 und umschließt einen druckempfindlichen Bereich 8 des Druckfühlerelements 7, wodurch das Gehäuseinnere gegen die Umgebung aufgrund der Lufteinlassöffnung 9 abgedichtet wird. Das dritte Dichtelement 4 dient der Abdichtung des Gehäuseinneren gegenüber der Umgebung an einem Berührungspunkt der beiden Gehäuseteile 1, 2.
Die beiden Gehäuseteile 1 und 2 weisen hierzu eine Schnappverbindung 12 auf, die in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als entlang des Umfangsverlaufs des ersten Gehäuseteils 1 ausgebildete Nase und eine entsprechende Vertiefung im zweiten Gehäuseteil 2 ausgebildet ist. Es wäre aber auch möglich, lediglich einzelne Nasen mit korrespondierenden Vertiefungen vorzusehen. Außerdem könnte eine Vertiefung am ersten Gehäuseteil und entsprechende Nasen am zweiten Gehäuseteil 2 vorgesehen werden. Alternativ zur Schnappverbindung wäre auch ein Verkleben oder Verschweißen der Teile möglich.
Durch eine runde oder ovale Umfangsform des Gehäuses, wie es in der 1 dargestellt ist, kann bei einer Schnappverbindung eine besonders gute Dichtgeometrie und damit Wasserdichtigkeit erzielt werden. Eine z. B. ovale Umfangsform hat dabei den Vorteil, dass das Drucksensorgehäuse lagerichtig in eine entsprechende Ausnehmung einer Montagewand eingeführt werden muss.
In erfindungsgemäßer Weise ist an das Drucksensorgehäuse, im dargestellten Ausführungsbeispiel an das zweite Gehäuseteil 2 ein erstes Dichtelement 5 angebracht, in vorteilhafter Weise angespritzt, das sowohl zur mechanischen Fixierung an einer Montagewand 13 als auch zur Abdichtung der beiden Bereiche des durch die Montagewand 13 geteilten Raumes dient.
In 2 ist das zusammengebaute und an eine Montagewand 13, die üblicherweise die Zwischenwand einer Fahrzeugtür darstellt, montierte Drucksensorgehäuse im Querschnitt dargestellt. Das erste Dichtelement 5 weist dabei einen Vorsprung auf, der durch die Ausnehmung der Montagewand 13 hindurchgedrückt werden muss und im Endzustand die Montagewand hintergreift. Hierdurch ist eine einfache Montage möglich, die ohne Schrauben, Nieten oder sonstiger Befestigungsmittel auskommt.
Eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Drucksensorgehäuses ist in der 3 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im dortigen Ausführungsbeispiel weist das zweite Gehäuseteil 2 eine Form auf, die es erlaubt, den Drucksensor unter einem Winkel an einer Montagewand zu befestigen.
Es ist auch möglich, wie in den 4 und 5 dargestellt, den Steckverbinder unter einem anderen Winkel an das erste Gehäuseteil 1 anzuformen.
Allen Ausführungsvarianten ist gemeinsam, dass sie aus nur wenigen Einzelteilen bestehen und sehr einfach zusammengebaut werden können. Außerdem ist eine einfache Montage im Fahrzeug möglich, wodurch erhebliche Kosten eingespart werden können.

Claims

Drucksensorgehäuse mit einer Lufteinlassöffnung (9), mit einem ersten, Steckverbinderkontakte (11) aufweisenden Gehäuseteil (1) und mit einem zweiten Gehäuseteil (2), wobei im ersten Gehäuseteil (1) eine Leiterplatte (6) mit einem einen druckempfindlichen Bereich (8) aufweisenden Drucksensorelement (7) angeordnet ist, und wobei die Lufteinlassöffnung (9) in dem zweiten Gehäuseteil (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dichtelement (5) zur Befestigung und Abdichtung einer das Drucksensorgehäuse aufnehmenden Öffnung in einer Montagewand (13) an das Gehäuseteil (1; 2) das vorgesehen ist, in die Öffnung zu ragen, angespritzt ist.
Drucksensorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (1) und das zweite (2) Gehäuseteil durch eine Schnapp-(12), Klebe- oder Schweißverbindung miteinander verbunden sind.
Drucksensorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lufteinlassöffnung (9) des zweiten Gehäuseteils (2) und dem druckempfindlichen Bereich (8) des Drucksensorelements (7) ein zweites Dichtelement (3) zur Abdichtung des Gehäuseinneren gegen die Umgebung und zwischen dem ersten (1) und dem zweiten (2) Gehäuseteil zur Abdichtung des Gehäuseinneren gegen die Umgebung ein drittes Dichtelement (4) angeordnet ist.
Drucksensorgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Dichtelement (4) an das erste (1) oder das zweite (2) Gehäuseteil angespritzt ist.
Drucksensorgehäuse nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (3) an das zweite Gehäuseteil (2) angespritzt ist.
Drucksensorgehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung (12) eine Ringschnappverbindung ist.
Drucksensorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (1, 2) im Wesentlichen rund ausgebildet sind.
Drucksensorgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in eine Öffnung einer Montagewand (13) ragende Gehäuseteil (1; 2) eine unsymmetrische Geometrie an seinem die Öffnung durchragenden Umfang aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Drucksensorgehäuses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zweite Gehäuseteil (2) und die Dichtelemente (3, 4, 5) in nur einem Spritzwerkzeug durch aufeinander folgende Spritzvorgänge hergestellt werden.