Sensoren befinden sich im Auto in der Regel überall dort, wo sie Informationen aufnehmen und danach weitergeben sollen. Daher haben sie oft die Funktion, physikalische Größen wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Position oder Geschwindigkeit zu erfassen. Da diese entgegengenommenen Signale zunächst einmal zu Steuergeräten beziehungsweise zur entsprechenden Auswerteelektronik gelangen müssen, gilt es, die Sensoren vor allem gegenüber aggressiven Medien zuverlässig abzudichten. Gerade Sensoren, die in rauen Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen und zum Beispiel zur Überwachung des Ölstands oder des Öldrucks dienen, sollten mit zuverlässigen Materialien versehen sein. Speziell für solche Anwendungen sind Vergussmassen und Klebstoffe geeignet, die besonders beständig gegenüber hohen Temperaturen sind und gute mechanische Eigenschaften aufweisen.

Der Fokus dieses Fachbeitrags liegt im weiteren Verlauf auf Parkdistanz-, Reifendruck-, Geschwindigkeits-, Positions-, Luftmassen- sowie auf TMAP-Sensoren.

Sicheres Einparken leicht gemacht

Bild1: Verklebung eines Ultraschall-Parksensors.

Bild1: Verklebung eines Ultraschall-Parksensors. Delo

Bei Parkdistanz-Sensoren kommt es vor allem darauf an, dass sich der Autofahrer auf die Korrektheit ihrer Angaben verlassen kann, denn wenn der Sensor versagt, kann es für den Fahrer teuer werden. Daher ist es wichtig, dass der eingesetzte Klebstoff neben den mechanischen Aufgaben auch gute akustische Eigenschaften wie zum Beispiel das richtige Oszillationsverhalten aufweist. Der Kleber muss somit das Ultraschallsignal in hoher Qualität übertragen und darf es dabei nicht verfälschen. Aufgrund ihrer Position in der Stoßstange sind die Temperaturanforderungen in dieser Anwendung moderat. Die Klebstoffe sollten für einen Einsatzbereich von -40 bis +85 °C ausgelegt sein. Zudem müssen sie spezifische Automotive-Tests wie zum Beispiel den Temperaturwechsel- und Salzsprühtest bestehen.

Lichthärtende Epoxidharze erfüllen genau diese Anforderungen und ermöglichen zudem Inline-Prozesse sowie kurze Taktzeiten in der Serienproduktion. Angesichts eines weiter steigenden Bedarfs können Hersteller von Ultraschall-Sensoren hohe Stückzahlen effizient fertigen.

Damit die Luft nicht (r)aus geht

Bild 2: TPMS-Sensoren zur Kontrolle des Reifendrucks sind seit einiger Zeit gesetzlich vorgeschrieben.

Bild 2: TPMS-Sensoren zur Kontrolle des Reifendrucks sind seit einiger Zeit gesetzlich vorgeschrieben. Delo

Sensoren kommen auch als Alarmauslöser zum Einsatz, wenn es um den Reifendruck geht. Sie sind es, die Informationen vom Reifen optisch und akustisch weiter geben, sobald der Druck abfällt. Damit besitzen sie eine wichtige Funktion, wenn es um die Sicherheit, das Spritsparen oder auch den Verschleiß geht, denn falscher Reifendruck birgt ein großes Unfallpotenzial, da sich der Bremsweg deutlich verlängert, während sich gleichzeitig auch signifikante Veränderungen der Kurvenstabilität ergeben.

Für Die-Attach-, Abdicht- und Fixieranwendungen kommen insbesondere warmhärtende 1K-Epoxidharze zum Einsatz, während 2K-Materialien für den großvolumigen Verguss der Leiterplatte Verwendungen finden. Gemeinsam haben beide Produktgruppen, dass sie äußerst medienbeständig und resistent gegenüber typischen Automotive-Flüssigkeiten sind. Im Speziellen halten sie vor allem gegenüber Salzsprühnebel und Reiniger stand. Wie umfangreiche Versuche im Labor zeigen, überzeugen sie in Feuchtelagerungs-, Temperaturschock-, Vibrations- sowie Falltests mit guten Ergebnissen. Um sicherzustellen, dass die Druckmessung dauerhaft korrekt funktioniert, erfolgt die Dichtheitsprüfung der Sensorfixierung am Gehäuse zudem mit typischerweise 7 bar im Langzeittest sowie mit 9,5 bar im Kurzzeit-Luftdrucktest.

Immer die richtige Balance schaffen

Bild 3: Ein Hallsensor zur Messung der Drehzahl.

Bild 3: Ein Hallsensor zur Messung der Drehzahl. Delo

Hall-Sensoren sind im Auto immer dann relevant, wenn es darum geht, Positionen oder Geschwindigkeiten zu erfassen. Diese Sensoren befinden sich unter anderem unmittelbar an der Felge – und zwar an der Radnabe. Dort geben sie genaue Auskunft über die Frequenz der Radumdrehung. In diesen Fällen sind dual-, licht-/anaerob-härtende Klebstoffe besonders gut geeignet, da sie eine schnelle Vorfixierung des Magneten, des Magnethalters und des Hall-Dies sowie eine sichere Endaushärtung des Klebstoffs auch in Schattenzonen garantieren. Weiterhin sind die Klebstoffe höchst beständig gegenüber Einflüssen von Medien wie Öl, Benzin oder auch Bremsflüssigkeit. Auch die Salzsprühtests, Reflow-Tests (JEDEC) sowie zusätzlich die Vibrations- und Falltests überstehen sie mit guten Ergebnissen.

Bild 4: Luftmassensensoren (MAF-Sensoren) sind wichtig für die Abgasregelung.

Bild 4: Luftmassensensoren (MAF-Sensoren) sind wichtig für die Abgasregelung. Delo

Die Mischung macht’s

Luftmassen- und TMAP-Sensoren befinden sich im Luftansaugtrakt und sorgen für die Senkung von Emissionen. Der Luftmassensensor (kurz MAF) hat vor allem die Aufgabe, der Motorsteuerung die angesaugte Luftmasse zu übermitteln. Diese Größe ist sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren für das Berechnen von verschiedenen Parametern nötig. Luftmassensensoren sind etwas genauer als TMAP-Sensoren, die neben der Ansaugluft-Temperatur auch den Druck messen und durch diese Daten die Luftmassen bestimmen.

TMAP-Sensoren zur Messung von Temperatur und Ladedruck sind besonders harten Umgebungsbedingungen ausgesetzt.

TMAP-Sensoren zur Messung von Temperatur und Ladedruck sind besonders harten Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Delo

Um die Sensoren zu schützen, kommen für den Verguss von Pins sowie der Leiterplatte hochzuverlässige Epoxidharze sowohl als 1K- wie auch als 2K-Systeme zum Einsatz. Sie tragen dazu bei, dass der Sensor Druckunterschiede von bis zu 2000 kPa aushält und alle typischen Automotive-Tests besteht. So sind die Vergussmassen resistent gegenüber Öl, Benzin und Bremsflüssigkeit. Sie eignen sich für den Einsatz im Temperaturbereich von -40 °C bis +155 °C. Selbst nach einer Einlagerung bei diesen Temperaturen zeigt der Verguss am Sensor keine Spannungsrisse. Zudem kommt es zu keiner Wechselwirkung zwischen Getriebeöl und Vergussmasse.

Eckdaten

Welcher Klebstoff für den jeweiligen Sensor optimal ist, hängt sehr stark von den thermischen, mechanischen und chemischen Anforderungen an den Sensor ab. Auch für den Hochzuverlässigkeitsbereich gibt es geeignete Klebstoffe und Vergussmassen, die ein dauerhaftes Funktionieren selbst unter besonders harten Umgebungsbedingungen ermöglichen.