具有传感器和联接件的装置的制作方法

专利名称：具有传感器和联接件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有传感器或者促动器的装置，该装置具有用于 电地和机械地触点接通传感器或者促动器的联接件。
背景技术：
在机动车中，特别是在载货车中，目前分散地布置有多个不同的 传感器或者促动器。这些不同的传感器或者促动器通常为了运行而必 须通过电导线与控制和评估电子装置连接。用于连接传感器或者促动 器的电导体按照传感器或者促动器的类型和位置而承受高的机械负 荷。这特别是涉及到电导线与传感器或者促动器的壳体之间的触点接 通部的区域，这是因为在那里来自外面的电导体必须与传感器/促动器 的内部部件进行电的或者机械的联接。在触点接通部的区域内，除了 由连接导线的弯曲而产生的机械的负荷外，也出现由于特定的局部热 量梯度和不同材料的不同膨胀特性而产生的热负荷。
已知的解决方案例如设置有一种高强度的铜导线，该铜导线的机 械性能和热性能在没有其它措施的情况下对于有些应用情况依然是不 够的。因而，其它解决方案设置有由特种合金所制成的纯钢导线，而 该特种合金在制造方面是比较昂贵。

发明内容
因此，本发明的任务在于，提供有利的、坚固耐用的以及稳定的 带传感器或促动器的装置，与已知的解决方案相比，该装置特别是更 能耐抗热负荷。
根据本发明地，该任务由下述装置解决，该装置包括传感器或者促动器和包括用于电地和机械地联接传感器或者促动器的联接件，其 中，联接件包括单芯导体，该单芯导体具有由第一材料所制成的芯和 由第二材料所制成的外套并且与所述第二材料相比，所述第一材料具
有更小的热传导率。通过电的传感器或者促动器借助电导体的这样的 联接，传感器或者促动器相比于传统的解决方案变得显著地更好地适 应于下述的热环境，诸如这些在许多应用情况下所存在的那样，而特 别是例如在机动车中存在的那样。在此，单芯导体可以是大单芯导体
(Massiveinzelleiter)(例如金属线)或者是绞合线的单个导体，其中， 则绞合线典型地由多个根据本发明的单芯导体所组成。如果在传感器 或者促动器附近的部件中产生热量，则热量部分地通过邻接的部件及 周围的空气导出至传感器或者促动器。而热量的很大一部分也通过线 缆区域，亦即通过机械-电联接部导入。通过电输入线路的热量流又附 加于已经出现在传感器中及可能出现在联结件中的也许很高的温度。 典型地，在车辆行驶期间，通过由行驶和周围部件的运动所引发的空 气流动，造成部件的冷却。如果车辆驻停，那么进行冷却的空气流减 少并且可能在部件的热负荷方面出现短时峰值。温度攀升能够由此长 时间地延续。特别是在机动车或者挂车车辆的制动器的区域内热量载 入是显著的。在这里，传感器或者促动器的借助电导体的根据本发明 的联接提供相对于传统的解决方案显著的优点，所述电导体带有由具 有更小热传导率的第一材料所制成的芯。通过线缆还有通过电触点接 通部的热量载入在根据本发明的解决方案中被显著地减小。通过温度 特性的改善也造成机械负荷的减小。当然仍然保证充分的电的和机械 的联接。
根据本发明的另一有利方面，与第二材料相比，第一材料具有更
高的机械稳定性。通过这种装置确保以下述方式给定机械稳定性，
方法是设置有高稳定性的机械的芯，例如由钢制成的芯。该芯由第二 材料(例如铜或者铜合金)以外套的形式包围，该外套基于很小的稳 定性而确保对外部改善的可接触性。在芯相对于外套尺寸关系合适情 况下，用于电接通的成本能够被保持得很低。对于触点接通部，根据本发明这个方面，电导线可以在其整个长度上具有由机械上能承受高 负荷的材料所制成的、相应的芯并且同样在整个长度上借助由可高导 通且成本低廉的材料制成的外套而被包围。可选地也可以设置为仅 电导体的较短的节段带有由机械上更坚固耐用的材料所制成的芯。只 要相应的应用情况允许上述状况，导体的其余节段能够由机械上较不 坚固耐用的第二材料或者由具有完全不同特性的第三材料来实施。由 此，能够节约成本。当然，也可以将带有根据本发明的芯的导体的相 应的导体分段与传统的导体相联接。机械性能与芯以及外套的之前所 阐述的传热性能的组合是有利的。
根据本发明的另一有利方面，第一材料同样具有较小的膨胀系数。 由此，在电触点接通部中的应力和移位降低。
所述传感器优选用来作为在防抱死系统中的传感器，特别是被构 造用来感测车轮的转动速度。正是在根据本发明的传感器的的应用情 况下如上所述地出现非常高的温度峰值，这使得根据本发明的构造方 案特别有利。有利的是，传感器或者促动器至少部分地以注塑包封料 包围，以提高联接件的机械稳定性。由此，机械的坚固耐用性被进一 步提高。
在根据本发明的装置的有利构造方案中，电导体的第一材料以内 导体的形式构成，该第一材料具有基本上圆形的横截面并且第二材料 构成为外导体，所述第二材料围绕内导体。这基本上涉及线缆中的作 为绞合线或者大单芯导体的构造方案。如果该线缆以上面所阐述的方 式与传感器联接，以使得该线缆与另外的部件进行机械地和电地连接，
则产生了根据本发明的优点。如果选择为内导体的内半径相对于外导
体厚度的比例在10 : 1与1000 : 1之间，那么机械性能、热性能和电性
能被有利地调谐。芯以及外套均不应太薄，其中，与芯相比，外套具 有明显更小的材料强度。根据本发明的同样有利的方面，所述装置具有联结元件，特别是 联结插座、联结套筒或者联结插头，用以将电导体与电子装置进行电 地和机械地联接，用于使传感器或者促动器运行。因为在传感器或者 促动器与联结元件之间的电导体根据本发明地配置有具有更小热传导 率的材料的芯，到联结元件的热量传递以及到可能不耐热的触点接通 部的热量传递能够被减小。因为通常能够实施为联结插座、套筒、插 头等的联结元件仅对于在热方面较小的负荷进行设计，所以在这里较 低的热传导率特别有利地起作用。
根据本发明的另一有利的方面，与外套相比，芯具有小了大约系 数7的热传导率。根据本发明的另一有利的方面，电触点接通部由具 有固定数目单芯导体的绞合线所组成，这些单芯导体中的每一个均具
有不超过大约0.2mm的厚度。优选的是，单芯导体的平均厚度为大约 0.185mm，其中，导体中的每一个主要由钢所制成并且具有作为外套面 的铜薄层。
本任务同样根据本发明地由用于联接电导体与传感器或促动器的 接通元件的电触点接通部来解决，其中，在电触点接通部的区域内设 置有由第一材料所制成的芯和由第二材料所制成的外套并且与第二材 料相比，第一材料具有更小的热传导率以及在机械上更能承受负荷。 根据本发明的优点至此已经能够通过触点接通部的有利构造方案而达 到，该触点接通部被设置，以便与传感器或者促动器进行联接。特别 地，在一些应用情况下，具有芯和外套的电导体在纵向方向上的较大 空间延伸，如前所述，可能是不需要的。取而代之地，本发明的优点 已经通过相对短的触点接通部得以实现。
机械稳定性的进一步有利的提高通过以注塑包封料对电触点接通 部注塑包封来实现。


基于附图示例性对本发明的实施例进行介绍。其中 图1示出根据本发明的装置的按照本发明的构造方案的俯视图， 图2示出本发明的示例性传感器的简化的剖面图， 图3示出本发明的示例性传感器的电连接区域和机械连接区域的 简化的剖面图，以及
图4 (a)示出用于提供根据本发明的实施例的电触点接通部的单 芯电导体的简化的剖面图以及图4 (b)示出根据本发明的实施例的电
导体的简化的剖面图。
具体实施例方式
图1示出一种装置的简化视图，该装置根据本发明的有利方面来
构造。示例性示出的传感器100借助联接件与用于固定、读出和运行 传感器的其它部件相连接。联接件包括电导体26和联结件101 (例如 插头、套筒或者插座)。电导体26根据本发明地包括一个或者多个单 芯导体(其在图4中详细示出)，该单芯导体具有由第一材料所制成的 芯(例如以内导体的形式)和由第二材料所制成的外套(例如以外导 体的形式)组成。有利的是，既可以使用绞合线也可以使用大单股线。 相应地，要么是绞合线的单股线要么是整个大单股线具有由第一材料 制成的芯和由第二材料制成的外套。在此根据本发明地，与第二材料 相比，第一材料具有更小的热传导率。由此总计来看，与传统的解决 方案相比，所述电导体包含更小的热传导率，在原有解决方案中，金 属线由单一材料制成(例如铜)。根据本发明地，作为材料可以考虑例 如将钢用于芯并且将铜用于外套。传统的解决方案特别是由纯的铜制 成。通过选择适用于芯和外套的材料，在联接件(例如电导体26)的 长度L的至少一个节段上实现下述情况，即，在传感器100、电导体 26和连接元件101中的热量传播被有利地减小。所述长度对于在防抱 死系统中的应用优选为大约20或者50cm以及更大。于是例如进入电 导体26中的热量不以相同的方式传递至联结元件101和传感器100。 这是特别有利的，因为与其它部件相比，这种联结元件101经常被设 计用于较低的温度。而本发明的另一有利方面在于，由第一种材料所制成的芯比由第二种材料所制成的外套具有更高的机械稳定性。对于 钢(芯)和铜(外套)，既达到了有利的小的热传导率又实现了改善的 机械稳定性。两种所述材料的膨胀系数也有利地起作用并且最后由铜 所制成的外套的提高的传导率也是有利的。在由钢和铜所制成的导体 中，也同样给出多个优点，其中，每个所述方面，即热传导率、机械 可承载性、膨胀性能和电传导率都作出各自有利的贡献并且所述方面 中的多个正如在ABS传感器中那样协同地有利地共同作用。
下面关于ABS (自动制动系统)传感器100再次介绍所述有利的 方面。在制动过程中，热量在传感器100区域内及线缆区域26内被导 入。根据对制动设备的操作，由制动器所产生的热量长时间持续地出 现以及短时地出现。在车辆的较长的、伴随制动阶段的下坡行驶及接 下来的静止状态之后出现最高温度。在这种情况下，进行冷却的行车 风突然消失，并且发生温度的短时间的强烈攀升，这种温度攀升能够 持续几分钟以及甚至直至20分钟。正是在这种情况下，钢的相对于传 统的铜导线小了大约系数7的热传导率起到非常有利的作用，这是因 为通过线缆输入到ABS传感器中的热量，也就是更精确地说，通过线 缆进入到传感器的敏感的线圈或者敏感的触点接通部中的热量载入被 大大地减小了 。该热量流通过电输入线路26还附加于已经在传感器中 出现的很高的温度，这使得根据本发明的传感器的有利的构造方案具 有重要的意义。在图1中所示的传感器具有对于三个所示的部件(即 传感器100、联结装置101和电导体26)不同的应用范围进而具有不
同的温度范围。在传感器ioo的内部根据例如-4(rc,.+i5(rc的持续温度
以及+18(TC的短时温度进行区分，传感器100必须被设计用于所述温 度。概念"短时"在此表示大约一个小时。在载货车的范畴内，电导 体26经常较高地特殊化，也就是说在短时运行时以+18(TC和+22(TC的 持续温度特殊化。这建立在下述内容的基础上，即，电导体26通常必 须安置在制动盘鼓的附近。电的联结元件101的所允许的热应用范围 通常相对较低，即在-4(rC.,+8(TC的范围内。这建立在下述内容的基础 上，即，该联结元件通常布置在出现或者产生较高温度的区域之外。然而根据本发明公知的是，通过电导体26到联结装置101的热量传递 可能具有损害性影响以及由此可能对汽车的其它热抵抗力较弱的构件
也具有损害性影响，因为这些元件的热学基本设计较低。同时，总体 而言与之相比不仅在传感器100中而且在电的触点接通部中由于较低 的热传导率和较高的机械承载能力，在短时间地由外部出现温度峰值
时造成较低的热负荷。由此，根据本发明的带有传感器100的机械负
荷或根据本发明的电的触点接通部的机械负荷也被减小。最后，钢的 不同的且总计较小的膨胀系数也补充性地对触点接通部起到积极的作
用，因为在电的触点接通部内部的或者在电导体26内部的相对应力和
移位被减小。最后，铜覆层的较高的传导率积极地影响到整体布置的
电传导率。以这种方式达到单位长度电阻(des elektrischen Langenwiderstand)的为80至90欧姆/千米的有利的值。
图2示出传感器100的截面视图，例如采用传感器100，以便阐 述根据本发明的实施例的电的触点接通部。传感器100具有带线圈体2 的电线圈结构组件l、 2、 3，由金属线所组成的电线圈绕组l缠绕到线 圈体2上。第一和第二金属线端部6、 7从线圈绕组1中出来被引导至 电连接部15、 16并且在那里与连接部电连接，例如钎焊或者熔焊。连 接部15、 16与连接元件17、 18电连接，或者与连接元件17、 18—体 地构成。连接元件17、 18用于传感器与电子评估单元的电联接，例如 用于与防抱死系统(ABS)的控制设备的电联接。连接元件17、 18例 如由板条或者四方线所构成。此外，示出引导元件4、 5，引导元件4、 5用于对从线圈绕组1中引导出来的金属线端部进行固定和引导。在线 圈结构组件1、 2、 3的内部布置有永磁体9以及由具有导磁性良好的 材料所制成的呈梯级形的极销8。传感器的前面所描述的结构元件在传 感器制造中在专门的注塑包封工具中以注塑包封物12的注塑包封。作 为注塑包封物优选可以使用热塑性塑料，特别是聚酰胺材料。注塑包 封部12具有下述优点，即，与不使用注塑包封的应用相比，保护被注
塑包封的构件更好地抵抗机械的损坏以及潮湿。机械强度的进一步提 髙能够通过使用注塑包封物来实现，注塑包封物是通过玻璃珠强化的和/或者可选地通过玻璃纤维强化的。特别是通过玻璃纤维强化能够进 一步明显提高机械稳定性。注塑包封具有下述优点，极销8以及永磁 体9由此被固定。这种注塑包封的结构单元布置在罐状的壳体13中。
壳体13例如可以构成为由金属制成的深冲件。壳体13通过封闭件(未
示出)对潮气密封地封闭，封闭件形状配合地挤压进入到一侧敞开的
壳体13内。此外，设有挡块10、 11,所述挡块10、 11在注塑包封过 程中布置在从线圈绕组1中引导出来的金属线端部6、 7与注塑包封物 12的注入部之间。挡块造成注塑包封物的流动方向偏转，在此没有详 细示出该流动方向。在如图1所示的传感器中，壳体通常是罐状的钢 壳体，所述壳体在端侧保护性地包围注塑包封的敏感的传感器部件的 区域，例如线圈、主体、极销、磁体等。在包封的情况下同样也考虑 以应力较小的铸模树脂(低应力)进行包封。
图3现在根据本发明的实施例详细地示出根据图2的传感器的电 触点接通部的优选构造方案。所述电触点接通部用于将电导体26与根 据图1和2的传感器100电地和机械地接通，传感器100例如代表多 个传感器或者促动器。电导体26在传感器IOO的上面的区域与接触元 件22、 23电地和机械地连接。可行的连接技术是压接接触，其中，电 导体26、 27、 28的端部与接触元件22、 23通过压挤进行连接。连接 元件17、 18形成至线圈或至线圈金属线的另外的触点接通部。连接元 件17、 18例如可以由铜、钢、铝或者也可以由另一导电的材料所形成。 连接部，也就是说电导体26的端部27、 28、接触元件22、 23以及第 二接触元件17、 18由通过注塑包封而施加的塑料套20包围。电导体 26的导体端部27、 28根据本发明实施为铜包覆的钢绞合线(也公知为 CCS二铜包覆钢)。接触元件22、 23与CCS绞合线的在电导体26的连 接区域的组合有利地使得根据本发明的在传感器与相应的电子评估单 元之间的机械上和热学上稳定的触点接通成为可能，并且同时使得高 质量的电触点接通成为可能。铜的物理性能有利于通过压挤、钎焊或 者类似的连接技术所进行机械的触点接通。由于铜包覆套，电导体26 在连接区域比传统的电的钢导体更耐腐蚀。另一方面，机械上更稳定的钢芯使得在高的机械负荷和热负荷情况下稳定的触点接通成为可
能。为了实现钢和铜组合的协同效应，电导体26的导体端部27、 28 能够被实施为绞合线或者实施为大单芯导体。根据本发明设置为，钢-亦即在绞合线中的单个或者多个芯-的材料强度是足够大的。此外，也 可以设置为，铜份额(也就是说铜包覆套的厚度)被足够大地设定尺 寸，以在压挤导线的情况下使得铜绞合线的充分的变形成为可能。为 了说明在钢芯的内部直径与铜包覆套的厚度之间的关系，下面借助具 体的数值对几个实施例进行描述。然而值得注意的是，如果使用不同 于铜和钢的、具有类似物理性能的材料，那么本发明的优点也能够被 实现。此外，所给定的数值在一定范围内的偏离也是可以的，而不会 失去本发明的优点。
图4 (a)示例性示出绞合线的单芯电导体30的横截面，该单芯导 体30能够被用于根据本发明的电触点接通。单芯导体具有直径为Dl 的芯31和直径为D2外套32。芯具有优点地可以由钢所制成并且外套 可以由铜或者铜合金所制成。外套对于大多数应用情况可以实施得非 常薄，从而D1比(D2-D1)的比例多于10比1。对于芯和外套的材料 性能已经参考图1进行了描述并且相应地适用于来自图4 (a)的单芯 导体。
图4 (b)示例性示出根据本发明的优选构造方案的电导体26的 横截面。导体26的下面所阐述的构造方案至少位于电导体的最末节段 上。此外根据本发明可以提供任意长度的电导体26，电导体26在整个 长度上都具有相应的有利性能(也就是说相应的横截面)。作为根据本 发明的绞合线的尺寸设定的基础的标准优选包括下述方面抵抗交变 弯曲的稳定性、抵抗线缆连接器装配的抗冲击性、抗疲劳强度、带有 根据本发明的触点接通部和其小的接触过渡电阻的传感器或者促动器 的注塑包封的密封性。根据图4(b)电导体26在端部(根据图2所示 的27或者28)上由绞合线300所组成，该绞合线300由多个(例如优 选19或者20个)带有各一个芯31及薄的外套32的单芯导体30组成，该芯31由机械上耐用的材料所组成(例如钢)制成以及薄的外套32
由较软的材料制成，例如铜。电导体26优选具有例如在4mm和4.5mm 之间的直径D3。绞合线300连同绝缘体34具有大约1.5mm的直径D4。 绞合线的直径D5自身约为lmm。
绞合线300例如位于接触元件22、 23 (在图3中示出)中，以提 供根据本发明的电触电接通。通过机械压力，使能够由钢、铝、铜或 者类似物所组成的接触元件22并且导体端部27变形并且于是形成紧 密的机械连接和电连接。绞合线300的单芯导体30的铜外套32由于 通过接触元件22所施加的外部压力能够从接近圆形的横截面开始变 形。绞合线的单芯导体30的芯31与此相反地保持近乎不变。由此造 成本发明的有利效果，即，与铜外套32相比，芯31具有更高的机械 稳定性。另一方面，如此选择根据本发明的绞合线300的直径，以使 得能够出现上述效果。铜外套32的更好的电传导率特别积极地起作用， 以使得在接触元件22与绞合线300之间产生较小的接触电阻。在触点 接通时，除了压接也可以考虑如下替代方案，例如熔焊，特别是对于 钢芯31而有利地考虑熔焊。此外，也可以借助"热铆"实现所谓的电 阻焊接。通过在螺栓上或者类似物上施加压力，按照绝缘螺纹连接件 (Liisterklemme)的原理得到其它的有利触点接通可能性。同样，也可 以设想下述解决方案，其中，将一个或者多个连接技术与其它连接技 术进行组合。于是例如可以设想，触点接通部部分地被钎焊或者熔焊 并且附加地通过压接接触或者螺栓接触而生成机械的稳定性。所有的 触点接通形式均受益于根据本发明的构造方案。
上述发明主要涉及电-机械连接件的芯以及外套。然而本发明的优 点同样通过多个芯(例如作为多个内导体)的使用或者通过带有一系 列覆层形式的多个外套的芯的使用来实现。起决定作用的是对于芯和 外套的材料选择。按照触点接通的类型，材料也可以恰好反过来地选 择，以使得芯的较小的热传导率取代性地由外套来满足。作为绞合线 的替代，也可以选择大单芯导体。
权利要求
1.包括传感器或者促动器和用于将所述传感器或所述促动器电地和机械地联接的联接件的装置，其中，所述联接件包括单芯电导体(30)，所述单芯电导体(30)具有由第一材料制成的芯(31)以及由第二材料制成的外套(32)，并且与所述第二材料相比，所述第一材料具有更低的热传导率。
2. 按权利要求l所述的装置，其特征在于，所述第一材料比所述 第二材料在机械上更能承受负荷。
3. 按权利要求l或2所述的装置，其特征在于，与所述第二材料 相比，所述第一材料具有更低的热膨胀系数。
4. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，与所述第一材 料相比，所述第二材料具有更好的电传导率。
5. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述传感器 (100)被构造用于作为在防抱死系统中的传感器，特别是用于感测车轮的转动速度。
6. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，将所述传感器 (100)至少部分地以注塑包封物包围，以提高所述联接件的机械稳定性。
7. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第一材料 是钢并且所述第二材料是铜或者铜合金。
8. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述电导体的 所述第一材料以内导体的形式构成，所述第一材料具有基本上圆形的横截面，并且所述第二材料构成为外导体，所述第二材料包围所述内 导体。
9. 按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述内导体的内半径 与所述外导体的厚度之比大于10 : 1。
10. 按前述权利要求之一所述的装置，其特征在于联结元件，特 别是联结插座、联结套筒或者联结插头，用以进一步将所述电导体与 电子装置电地和机械地联接，用于所述传感器或者促动器的运行。
全文摘要
本发明涉及一种装置，该装置包括传感器或者促动器和用于将传感器或者促动器电地和机械地联接的联接件，其中，联接件包括单芯电导体(30)，单芯电导体(30)具有由第一材料制成的芯(31)以及由第二材料制成的外套(32)，并且与第二材料相比，第一材料具有更低的热传导率。
文档编号G01D11/24GK101542239SQ200780043470
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月10日 优先权日2006年12月21日
发明者京特·辛巴特尔, 西格弗里德·赫夫勒 申请人:威伯科有限公司