传感器装置的制作方法

传感器装置
1.本发明涉及一种用于检测物理量的传感器装置，所述传感器装置具有壳体、布置在所述壳体中的传感器模块，以及填料，所述填料至少部分地填充所述壳体并且包围传感器模块。本发明还涉及一种用于安装这种传感器装置的方法。
2.这种传感器这种例如由专利文献de 10 2016 201 204 a1已知。所公开的传感器装置包括壳体，具有对运动敏感的传感器元件的传感器模块布置在所述壳体中。传感器模块直接贴靠在壳体的支撑装置上并且还通过通常为刚性的输出接头、例如压接针与壳体连接。为了保护传感器模块免受渗入的湿气的影响，壳体被填料填充，所述填料包围传感器模块。
3.这种传感器装置通常在存在较多振动和/或晃动的环境中使用，然而在由专利文献de 10 2016 201 204 a1已知的传感器装置中，外部的振动和/或晃动可以通过壳体传递到传感器模块中，由此可能影响传感器装置的检测准确性和/或检测可靠性。
4.因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种传感器装置，该传感器装置尤其在存在较多晃动的环境中也能够可靠地检测物理量。
5.所述技术问题通过具有独立权利要求1所述特征的用于检测物理量的传感器装置解决。
6.按照本发明设置有至少一个固定器件，传感器模块通过所述固定器件固定在壳体中。所述至少一个固定器件优选既与传感器模块粘接，也与壳体粘接，以便在安装传感器装置时可靠地固定传感器模块。此外，按照本发明，用于填充壳体并且包围传感器模块的填料在固化状态下具有的硬度大于所述至少一个固定器件的硬度，并且小于壳体的硬度。由于填料具有的硬度大于至少一个固定器件的硬度，因此传感器模块基本上通过填料固持在壳体中。按照本发明，填料的硬度在此相对较低，从而使填料用作传感器模块的振动阻尼器或者说减振器，并且使传感器模块在振动技术上与壳体脱耦。因此，壳体的外部施加的晃动不会传递到传感器模块或者只是明显减弱地传递到传感器模块。这使得尤其即使是在存在较多晃动的环境中也能够可靠地通过传感器装置的对运动敏感的传感器元件检测物理量。对运动敏感的传感器元件在此例如可以是加速度传感器、惯性传感器或者陀螺仪，并且例如可以检测传感器装置的加速度或者倾斜度。
7.在本发明的一种优选设计方案中，传感器模块相对壳体无接触地支承在壳体内。传感器模块因此不具有与壳体的直接接触。这使得传感器模块在振动技术上可靠地与壳体脱耦，从而特别可靠地检测物理量。
8.有利地在壳体中设置有至少一个固定底座，传感器模块通过至少一个固定器件固定在所述固定底座上。固定底座的数量在此与固定器件的数量对应。固定底座实现了在安装时可靠地固定传感器模块，其中，垂直地从壳体壁上突起的固定底座尽管如此仍实现了传感器模块在振动技术上特别有效地与壳体脱耦。
9.在本发明的一种有利的设计方案中，至少一个固定器件具有最高45的shore 00硬度。所述至少一个固定器件优选具有在30至40范围中的shore 00硬度。填料有利地具有在至少20至最高45范围中的shore a硬度。填料特别优选具有在25至40范围中的shore a硬
度。至少一个固定器件由此明显比填料软，从而使传感器模块几乎完全由填料支撑。同样相对较软的填料在此实现了特别有效的减振。固定器件例如可以由粘弹性的聚氨酯构成，并且填料例如可以由聚丁二烯构成。
10.在填料中可能含有相对较多的湿气，因为填料通常由相对亲水的材料构成。此外，为了保护传感器模块免受湿气影响优选涂覆有保护层，从而防止由于湿气而电短路和/或腐蚀电连接部。
11.按照本发明的用于安装根据前述权利要求之一所述的传感器装置的方法包括以下方法步骤：
12.‑
将传感器模块装入壳体中，其中，所述传感器模块通过至少一个固定器件固定在壳体上，
13.‑
安设固持装置，所述固持装置贴靠在传感器模块的与所述至少一个固定器件对置的上侧上并且所述传感器模块压紧到所述至少一个固定器件上，
14.‑
将填料填充至壳体中，
15.‑
移除固持装置。
16.固持装置在此防止传感器模块滑移和/或所述传感器模块在填充填料期间从至少一个固定底座上抬起。固持装置尤其也确保了使传感器模块与壳体没有直接的接触。这实现了使传感器模块在振动技术上与壳体有效脱耦并且由此实现了通过按照本发明的传感器装置精确地并且可靠地检测物理量。
17.传感器模块优选至少在装入壳体中时通过定位装置可靠地并且以简单的方式定向和定位。在此尤其确保了使传感器模块与壳体没有直接的接触。
18.用于安装传感器装置的方法优选包括以下方法步骤：
19.‑
填充填料直至传感器模块底侧被填料包围而传感器模块上侧未被填料包围，
20.‑
至少部分地使填料固化，
21.‑
移除固持装置，
22.‑
填充填料至少直至传感器模块完全被填料包围。
23.在此通过两阶段地填充填料确保了，在移除固持装置时使传感器模块可靠地固持在壳体中。这防止了传感器模块滑移和/或所述传感器模块在移除固持装置时从至少一个固定底座上抬起。
24.以下根据附图描述按照本发明的用于检测物理量的传感器装置的实施例，其中，
25.图1示出了处于未浇注的状态中的按照本发明的传感器装置的分解视图，
26.图2示出了图1所示的传感器装置的壳体的俯视图，
27.图3示出了图1所示的传感器装置的俯视图，其中，在所示传感器装置上安设有定位装置和固持装置，
28.图4示出了图3所示的传感器装置的沿着线iv
‑
iv的横截面，其中，移除了定位装置并且传感器装置的壳体部分地由填料填充，并且
29.图5示出了图4所示的传感器装置，其中，移除了固持装置并且壳体完全由填料填充。
30.按照本发明的传感器装置10包括壳体12，所述壳体具有水平的壳体底壁14、两个沿着横向对置的竖直的壳体侧壁16a、b和两个沿着纵向对置的壳体端壁18a、b。所述壳体底
壁14、两个壳体侧壁16a、b和两个壳体端壁18a、b定义了在壳体上侧22上开口或者敞开的壳体内部空间20。壳体12例如可以由金属或者由硬塑料构成。
31.在壳体底壁14上构造有三个固定底座24a
‑
c，所述固定底座垂直地向壳体上侧22的方向从壳体底壁14上突起。在两个对置的壳体端壁18a、b中分别布置有连接插头26a、b，所述连接插头穿过相应的壳体端壁18a、b并且传感器装置10能够通过所述连接插头从外侧电接触。
32.在壳体内部空间20中布置有具有模块电路板30的传感器模块28。在模块电路板30上布置有对运动敏感的传感器元件32。传感器元件32例如可以是加速度传感器、惯性传感器或者陀螺仪。在当前的实施例中，传感器模块28具有唯一的传感器元件32。然而也可以考虑的是，在模块电路板30上布置多个传感器元件。在模块电路板30上还布置有分析电子器件34，所述分析电子器件与传感器32以及通过未详细示出的连接电缆与两个连接插头26a、b电连接。
33.传感器模块28通过三个固定器件36a
‑
c固定在壳体12的固定底座24a
‑
c上。每个固定器件36a
‑
c在此通常通过胶粘连接既固定在传感器模块28的模块电路板30上，也固定在固定底座24a
‑
c上。固定器件36a
‑
c在当前实施例中呈厚度为约3mm的盘片状并且由粘弹性的聚氨酯、特别是由shore 00硬度为40的sorbothane材料构成。固定器件36a
‑
c并且尤其是固定底座24a
‑
c这样构造，使得模块电路板30约定位在壳体内部空间20的垂直高度的一半上并且不与壳体12直接接触。为了保护传感器模块28免受湿气影响其涂覆有保护层37。
34.在按照本发明的传感器装置10如图5所示的完成安装的状态中，壳体内部空间20由填料38填充，所述填料在所有侧面包围传感器模块28。壳体内部空间20优选基本上完全由填料38填充。填料38在固化的状态中具有的硬度大于固定器件36a
‑
c的硬度并且小于壳体12的硬度。在当前实施例中，填料38由聚丁二烯构成并且在固化的状态中具有25至40的shore a硬度。
35.按照本发明，传感器模块28由此仅通过填料38和固定器件36a
‑
c支承并且由此不与壳体12接触地布置在壳体内部空间20中。由于填料38和固定器件36a
‑
c具有相对较低的硬度，因此传感器模块28在振动技术上与壳体12脱耦。这实现了尤其尽管在具有较多晃动的环境中也能够通过按照本发明的传感器装置10无干扰地并且可靠地检测物理量。
36.在安装按照本发明的传感器装置10时，首先将连接插头26a、b固定在壳体12上。接着将尚未固定的传感器模块28通过未详细示出的连接电缆与所述连接插头26a、b的内侧电连接。传感器模块的裸露的连接位置接着由保护层涂覆。其余的传感器模块28已经在安装之前以保护层涂覆。
37.在后续的安装步骤中，将固定器件36a
‑
c固定在相应的固定底座24a
‑
c上，优选将固定器件36a
‑
c粘接在固定底座24a
‑
c上。此外将连接电缆固定、优选通过胶带固定在壳体底壁14上。
38.接着将定位装置40安设在壳体上，传感器模块28在安装进壳体12中时经由所述定位装置导引。传感器模块28通过定位装置40在横向上精确地在壳体内部空间20中定位和定向。尤其通过定位装置40防止传感器模块28与壳体12之间直接地接触。传感器模块28安装进壳体12中，其中，所述传感器模块28安设在固定器件36a
‑
c上并且固定、优选通过胶粘连接固定在所述固定器件上。
39.尤其是为了在将填料38填充进壳体12中时防止传感器模块28从固定底座24a
‑
c上抬起而安设固持装置42，所述固持装置贴靠在传感器模块28的与固定器件36a
‑
c对置的上侧44上。固持装置42这样固定在壳体12上，使得传感器模块28通过所述固持装置42压紧到固定器件36a
‑
c上。
40.接下来在多阶段的过程中以填料38填充壳体内部空间20。首先移除定位装置40。接着在第一填充步骤中将填料38填充进壳体内部空间20中，直到传感器模块28的底侧46被填料38包围。然而在填料38将传感器模块28的上侧44覆盖之前停止第一填充步骤。接着使填料38固化，直到硬度足够大，从而使传感器模块28由填料38固持并且能够移除固持装置42。
41.在移除固持装置42之后，在第二填充步骤中以填料38基本上完全填充壳体内部空间20并且接着使填料38完全固化。
42.附图标记列表
43.10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器装置
44.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
45.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体底壁
46.16a、b
ꢀꢀ
壳体侧壁
47.18a、b
ꢀꢀ
壳体端壁
48.20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体内部空间
49.22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体上侧
50.24a
‑
c
ꢀꢀꢀ
固定底座
51.26a、b
ꢀꢀ
连接插头
52.28
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器模块
53.30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
模块电路板
54.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器元件
55.34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分析电子器件
56.36a
‑
c
ꢀꢀꢀ
固定器件
57.37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保护层
58.38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
填料
59.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
定位装置
60.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固持装置
61.44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器模块上侧
62.46
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器模块底侧