Sensoreinheit zum Steuern eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum Steuern eines Insassenschutzsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Sensoreinheit (EP 0 566 758 AI) ist ein Sensor auf einer Leiterplatte befestigt. Die Leiterplatte be¬ findet sich in einem Gehäuse, das teilweise mit einer Dämp¬ fungsmasse ausgefüllt ist. Die Dämpfungsmasse soll mechani- sehe Erschütterungen, die nicht von einem Unfall herrühren, so dämpfen, daß der Sensor nicht unbeabsichtigt beschädigt wird.

Eine solche Sensoreinheit ist jedoch recht aufwendig zu her- zustellen, da die Dämpfungsmasse zuerst aushärten muß, bevor die Sensoreinheit in das Kraftfahrzeug montiert werden kann.

Das Problem der Erfindung ist es, eine Sensoreinheit zu schaffen, die einfach herzustellen ist, wobei mechanische Er- schütterungen infolge eines Unfalls gut zu dem Sensor über¬ tragen werden und schädigende Erschütterungen, die nicht von einem Unfall herrühren, stark gedämpft werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei weist die Sensoreinheit einen den Sensor schützenden und dämpfenden Halter auf, der den Sensor in einem wohl definierten Winkel zu einer Leiterplatte hält. Der Halter ist auf der Leiterplatte durch Löten befe¬ stigt.

Mit dieser Sensoreinheit werden mechanische Erschütterungen infolge eines Unfalls gut bis zu dem Sensor übertragen, der diese mechanischen Signale erfaßt und zur Verarbeitung wei¬ terleitet, wodurch das Insassenschutzsystem, wie Airbag- und Gurtstrammersystem gesteuert werden. Der Dämpfungshalter schützt den Sensor vor Zerstörung, beispielsweise während der Herstellung und Montage der Sensoreinheit. Durch die geome¬ trische Ausbildung des Dämpfungshalters ist eine winkelge¬ treue Ausrichtung des Sensors zur Fahrtrichtung möglich. So- mit werden mechanische Erschütterungen infolge eines Unfalls effektiver erfaßt. Durch das Löten des Dämpfungshalters auf der Leiterplatte wird kein zusätzlicher Montageschritt benö¬ tigt, da die sonstigen Bauelemente auf der Leiterplatte ohne¬ hin gelötet werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter¬ ansprüchen gekennzeichnet. Dabei kann der Sensor auf eine Sensorleiterplatte gelötet sein. Die Sensorleiterplatte wird von dem Dämpfungshalter gehalten und über Metallstifte, die mit der Sensorleiterplatte verbunden sind an die Leiterplatte gelötet. Der Sensor kann auch direkt auf die Leiterplatte ge¬ lötet sein. Besonders vorteilhaft ist es, den Dämpfungshalter aus einem Kunststoff oder Verbundwerkstoff herzustellen. Sei¬ ne Dämpfungseigenschaften werden durch seine konstruktive Ausgestaltung und durch geeignete Materialauswahl bestimmt. Der Dämpfungshalter kann insbesondere ein Haltergerüst aus einem Material ohne besondere Dämpfungseigenschaften und einen Haltereinsatz aus einem Material mit guten Dämpfungs¬ eigenschaften aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen: Figur 1: eine perspektivische Ansicht der Sensoreinheit, Figur 2: eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei¬ spiels einer Sensoreinheit (Ausschnitt) ,

Figur 3 : einen Schnitt durch die Sensoreinheit entlang der

Linie III-III in Figur 2 und Figur 4 : einen Schnitt durch die Sensoreinheit entlang der Linie IV-IV in Figur 3.

Eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 1 (Figur 1) zum Steuern eines Insassenschutzsystems, wie beispielsweise zum Steuern der elektronischen Auslöseschaltung eines Airbag- und Gurt- strammersystems eines Kraftfahrzeugs, weist einen Sensor 2 auf, der Beschleunigungen und/oder Verzögerungen beispiels¬ weise mittels einer seismischen Masse erfassen kann. Der Sen¬ sor 2 ist elektrisch mit einer eine Schaltung tragenden Lei¬ terplatte 3 verbunden. In der Schaltung werden die Sensorsi¬ gnale ausgewertet und über einen Steckverbinder 4 als Schnittstelle zu dem Airbag oder anderen Steuergeräten im Kraftfahrzeug weitergegeben. Die Schaltung ist schematisch durch diverse Bauelemente 5 auf der Leiterplatte 3 darge¬ stellt.

Der Sensor 2 ist von einem Dämpfungshalter 6 eng umgeben, der ebenfalls auf die Leiterplatte 3 gelötet ist. Der Dämpfungs¬ halter 6 stellt durch seine genügend große Haltekraft sicher, daß der Sensor 2 nicht durch mechanische Erschütterungen zer¬ stört oder in seiner Einbaulage verändert werden kann. Der Dämpfungshalter 6 gewährleistet durch seine geometrische Aus¬ gestaltung und seine Materialauswahl, daß er den Sensor 2 elastisch hält und mechanische Erschütterungen dämpft. Jedoch solche Erschütterungen, die infolge eines Unfalls den Sensor 2 erreichen sollen, gut zu dem Sensor 2 überträgt.

Der Dämpfungshalter 6 weist auf seiner Unterseite - in der Figur 1 nicht dargestellte - Metallstifte auf, mit denen der Dämpfungshalter 6 auf die Leiterplatte 3 gelötet ist. Bei der Montage wird der Dämpfungshalter 6 über den Sensor 2 und zu- sammen mit den Anschlußpins des Sensors 2 in entsprechende Bohrungen der Leiterplatte 3 gesteckt. Danach kann die Lei-

terplatte 3 mit allen bestückten Bauelementen - somit auch der Sensor 2 und der Dämpfungshalter 6 - in einem Arbeitsgang gelötet werden.

Durch den Dämpfungshalter 6 wird gewährleistet, daß der Sen¬ sor 2 in einer definierten Winkellage zur Leiterplatte 3 an¬ geordnet ist. So kann beispielsweise der Sensor 2 in einem Winkel von etwa 90° zur Leiterplatte 3 angeordnet sein. Nach Einbau der Sensoreinheit 1 in ein nicht dargestelltes Gehäuse und Montage im Kraftfahrzeug, kann dann sichergestellt wer¬ den, daß sich der Sensor 2 in einer Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung befindet. Somit werden die den Airbag auslösen¬ den mechanischen oder akustischen Signale bei einem Unfall gut durch den Sensor 2 detektiert. Durch die geometrische Ausgestaltung des Dämpfungshalters 6 können aber auch belie¬ big andere wohl definierte Einbaulagen erzielt werden.

Durch den Dämpfungshalter 6 wird erreicht, daß der Sensor 2 während der Fertigung und der Montage nicht unbeabsichtigt zerstört oder beschädigt wird. Diese Bedingung wird erfüllt, wenn der Dämpfungshalter 6 so ausgestaltet ist, daß die Sen¬ soreinheit 1 bei einem Test vor dem Einbau ins Kraftfahrzeug einen Fall aus 1,20 m Höhe auf einen Betonboden unbeschädigt übersteht. Die bei einem solchen Fall auftretenden mechani- sehen Erschütterungen werden durch den Dämpfungshalter 6 so gedämpft, daß der Sensor 2 nicht beschädigt oder in seiner Lage verschoben wird. Diese relativ harte Erschütterung un¬ terscheidet sich jedoch von der relativ weichen Erschütterung infolge eines Unfalls. Diese weichen Erschütterungen muß der Sensor erfassen und an die Auswerteschaltung weiterleiten.

Der Dämpfungshalter 6 kann aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid oder Polybutylenterephtala , oder einem sonstigen Verbundwerkstoff bestehen. Der Dämpfungshalter 6 kann aber ebenso aus Metall hergestellt sein. Die geeignete Material-

auswahl und die Geometrie des Dämpfungshalters wird durch Falltests ermittelt.

Eine zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform der Sensorein- heit 1 ist in den Figuren 2 bis 4 dargestellt. Elemente glei¬ cher Konstruktion oder Funktion tragen dabei dieselben Be¬ zugszeichen wie in der Figur 1.

Der Sensor 2 ist in einem Dual-Inline-Gehäuse oder auch Chip- Gehäuse integriert. Damit der Sensor 2 in seiner Lage senk¬ recht zur Fahrtrichtung montiert werden kann, ist er auf eine Sensorleiterplatte 8 gelötet. Die Sensorleiterplatte 8 wird von einem Dämpfungshalter 7 umfaßt und somit wird der Sensor 2 gedämpft gehalten. Der Dämpfungshalter 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel wie ein Gehäuse ausgebildet, das den Sen¬ sor 2 umschließt und die Sensorleiterplatte 8 gedämpft hält.

Der Dämpfungshalter 7 weist gebogene Metallstifte 9 auf, die durch den Dämpfungshalter 7 nach außen ragen und sowohl mit der Sensorleiterplatte 8 als auch mit der Leiterplatte 3 elektrisch verbunden sind. Durch Löten der Metallstifte 9 auf der Leiterplatte 3 wird der Sensor 2 in seiner Lage arretiert und eine elektrische Verbindung des Sensors 2 zu der Leiter¬ platte 3 und damit zu der Schaltung hergestellt.

Durch den Dämpfungshalter 7 werden schädliche mechanische Er¬ schütterungen gedämpft, jedoch mechanische Erschütterungen infolge eines Unfalls gut zum Sensor 2 übertragen.

Die Metallstifte 9 können nachträglich in den Dämpfungshalter 7 eingeschlossen werden oder bei der Fertigung des Dämpfungs- halters 7 zugeführt werden. Vorteilhaft ist es, den Dämp¬ fungshalter 7 (oder auch 6) als Spritzgußteil herzustellen, bei dem die Metallstifte 9 umspritzt sind.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Dämpfungs- halter 7 beispielsweise durch Schwallöten mit der Leiter¬ platte 3 verbunden. Bei der Montage des Sensors 2 wird der Dämpfungshalter 6, 7 zusammen mit der Sensorleiterplatte 8 auf die Leiterplatte 3 gesteckt. Der Dämpfungshalter 6, 7 ist so ausgebildet, daß keine zusätzliche, vorläufige Befestigung des Sensors 2 nötig ist, bevor der Sensor 2 mit dem Dämp¬ fungshalter 7 auf die Leiterplatte 3 gelötet wird.

Durch die Geometrie des Dämpfungshalters 6, 7 und der Metall- stifte 9 ist die Einbaulage des Sensors 2 in Bezug auf die Leiterplatte 3 definiert. Durch Löten des Dämpfungshalters 6, 7 auf die Leiterplatte 3 werden keine zusätzlichen Befesti¬ gungselemente wie Schrauben oder Nieten benötigt .

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 2 von einem Dämpfungshalter 6 eng umgeben (Figur 1) . Der Dämpfungs- halter 6 weist ein Haltergerüst und einen Haltereinsatz auf, die in Figur 1 nicht dargestellt sind. Das Haltergerüst ist aus einem Material ohne besondere Dämpfungseigenschaften, beispielsweise aus Grilon XE 3453. Der Haltereinsatz ist aus einem Material mit guten Dämpfungseigenschaften - mögliche Werkstoffe sind der Beschreibung des ersten Ausführungs¬ beispiels zu entnehmen. Haltergerüst und Haltereinsatz sind geometrisch so ausgestaltet und miteinander verbunden, daß der Sensor 2 zu allen Seiten - seine Unterseite ausgenommen - auf dem Haltereinsatz aufliegt. Das Haltergerüst weist auf seiner Unterseite in Figur 1 nicht dargestellte Metallstifte zur Befestigung des Dämpfungshalters 6 auf der Leiterplatte 3 auf.

Durch diese Ausgestaltung des Dämpfungshalters werden schäd¬ liche mechanische Erschütterungen insbesondere durch den Hal¬ tereinsatz gedämpft, mechanische Erschütterungen infolge eines Unfalls jedoch gut zum Sensor 2 übertragen. Der Mate-

rialverbrauch für den Haltereinsatz kann gering gehalten werden.

Verfahrensschritte zur Fixierung der Metallstifte am Halter¬ gerüst sowie des Dämpfungshalters 6 und des Sensors 2 auf der Leiterplatte 3 sind den Beschreibungen der beiden vorherge¬ henden Ausführungsbeispiele zu entnehmen.