DE10048457A1 - Anordnung und Verfahren zum Kontaktieren eines Motor- oder Getriebebauteils an eine elektrische Leiterplatte - Google Patents

Abstract

Eine Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Elektrobauteils (6) umfasst einen Grundkörper (1), auf welchem eine flexible Leiterplatte (3) befestigt ist. An dem Elektrobauteil (6) ist eine Kontaktfeder (7) angebracht. Ein unter Abstand zum Grundkörper (1) oberhalb der flexiblen Leiterplatte (3) angebrachtes Anschlagelement (5) ist derart gestaltet, dass es die Kontaktfeder (7) beim Annähern an die flexible Leiterplatte (3) andrückt, wobei der Druckaufbau erst dann einsetzt, wenn sich die Kontaktzone (P4) der Kontaktfeder (7) bereits oberhalb der flexiblen Leiterplatte (3) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Motor- oder Getriebe- Elektrobauteils, insbesondere Magnetventils, an eine auf ei­ nem Grundkörper fixierte und sich zu einem Rand des Grundkör­ pers erstreckende flexible Leiterplatte.

In Getrieben und Motoren von Kraftfahrzeugen (Kfz) werden zur Signal- und Stromverteilung zunehmend flexible Leiterplatten eingesetzt. Z. B. kann in einem Getriebe eine einzige flexible Leiterplatte zum elektrischen Kontaktieren der Sensoren, Ak­ toren und des integrierten Elektronik-Steuergerätes vorgese­ hen sein.

Wird die elektrische Kontaktierung der flexiblen Leiterplatte über Andruckkontakte vorgenommen, besteht eine Schwierigkeit darin, eine sichere und langzeitstabile elektrische Kontak­ tierung des elektrischen Bauteils zu erreichen. Dies beruht darauf, daß in dem Getriebe extreme Umweltbedingungen (Tempe­ raturen zwischen -40°C und 140°C, Vibrationsbeschleunigungen bis 33 g) herrschen und eine flexible Leiterplatte durch me­ chanische Einwirkungen wie z. B. eine Reibungsbeanspruchung im Kontaktierungsbereich leicht beschädigt werden kann.

Um Kontaktprobleme zu vermeiden, muß aus diesem Grund eine Kontaktfeder mit einem definierten, relativ hohen Druck auf einen gegebenenfalls metallisierten Leiterbahnbereich (Kon­ taktpad) der flexiblen Leiterplatte gepreßt werden.

Der erforderliche hohe Anpressdruck hat zur Folge, daß be­ reits bei der Montage des Elektrobauteils eine Beschädigung der Leiterplatte auftreten kann, sofern sich die Leiterplatte im wesentlichen parallel zu der Montagerichtung erstreckt, d. h. die Kontaktfeder seitlich auf die Leiterplatte aufge­ schoben wird. Die Leiterplatte kann in diesem Fall durch die Kontaktfeder beim Einbauvorgang gestaucht oder weggeschoben werden.

Ferner kann es während der Montage und auch im eingebauten Zustand des Elektrobauteils aufgrund von Herstellungs- und Einbautoleranzen sowie aufgrund der erwähnten Vibrationen zu einer Verdrehung des Elektrobauteils bezüglich seiner Haupt­ achse (welche sich in Montagerichtung erstreckt) kommen. Da­ durch wird der Anpressdruck der Kontaktfeder auf die Leiter­ platte in unerwünschter Weise entweder erhöht oder vermin­ dert.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß im Umgebungsme­ dium (Getriebe-/Motoröl) Metallspäne vorhanden sind, welche im ungünstigen Fall zu einem Kurzschluß benachbarter Kontakte führen können.

In der deutschen Patentanmeldung DE 43 24 781 A1 ist ein steckbares Elektromagnetventil beschrieben, dessen an der Au­ ßenseite des Ventilkörpers angebrachte elektrische Anschlüsse als Federkontakte ausgeführt sind. Die elektrische Kontaktie­ rung erfolgt mittels eines in Steckrichtung orientierten Kon­ taktstiftes des Federelements, welcher mit seiner Stirnseite unter definiertem Druck auf einen Gegenkontakt aufdrückt.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 25 289 A1 ist ein elektrohydraulisches Druckregelventil beschrieben, welches in einer Öffnung einer Halteplatte verankert ist. Zur elektri­ schen Kontaktierung des Ventils ist eine Platine vorgesehen, die sich benachbart des Hydraulikventils auf der Halteplatte erstreckt und von oben durch am Ventilkörper angebrachte Kon­ taktfederelemente kontaktiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktie­ rungsanordnung zu schaffen, welche eine Beschädigung der flexiblen Leiterplatte beim Einbauvorgang des Elektrobauteils sicher auszuschließen vermag. Insbesondere sollen auch die weiteren vorstehend beschriebenen Probleme mittels der Kon­ taktierungsanordnung gelöst werden können.

Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Durch die Formgebung des Anschlagelements wird erreicht, daß die Kontaktfeder beim Erreichen der flexiblen Leiterplatte diese entweder überhaupt nicht oder nur mit einem minimalen Anfangsdruck beaufschlagt und die Erzeugung des eigentlichen Anpressdruckes, welcher zur sicheren Kontaktierung der Lei­ terplatte benötigt wird, erst später - nämlich dann, wenn die Kontaktfeder bereits den Rand der Leiterplatte passiert hat - erfolgt. Dadurch wird die Gefahr eines "Wegschiebens" der Leiterplatte durch die Kontaktfeder vermieden.

Vorzugsweise steht das Anschlagelement über den Rand des Grundkörpers über. Dadurch kann zwischen dem Punkt, an wel­ chem die Kontaktfeder von dem Anschlagelement abgelenkt wird, und der Kontaktzone ein verhältnismäßig großer Abstand reali­ siert werden, wodurch ein sanfter Druckaufbau bezogen auf den bei der Montage auftretenden Verschiebeweg ermöglicht wird.

Vorzugsweise ist das Anschlagelement das Deckenteil eines an dem Grundkörper befestigten Steckgehäuses. In diesem Fall kennzeichnet sich eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung dadurch, daß das Steckgehäuse so dimensioniert ist, daß die Seitenwände die Kontaktfeder im wesentlichen spielfrei umge­ ben. Dies bewirkt, daß eine Rotation des Elektrobauteils nur einen sehr geringen Einfluß auf die Anpresskraft der Kontakt­ feder ausüben kann, weil die Feder (auch) durch die Seiten­ wände des Steckgehäuses in ihrer Position gehalten wird.

Insbesondere im Fall eines derartigen "kastenförmigen" Steck­ gehäuses kennzeichnet sich vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung dadurch, daß das die Kontaktfeder einen U- förmigen Verlauf aufweist.

Vorzugsweise ist das Anschlagelement und die Kontaktfeder mit komplementär ausgebildeten, zusammenwirkenden Rastmitteln versehen. Die Rastmittel bewirken eine zusätzliche Stabili­ sierung und Lagesicherung der Kontaktfeder in dem Steckgehäu­ se.

Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß im Fußbereich der Kontaktfeder ein Verschlußstück an dem Bauteil angebracht ist, welches im zu­ sammengesetzten Zustand die Stecköffnung des Steckgehäuses vollständig verschließt. Das Verschlußstück bildet einen Spanschutz für den Kontakt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers mit auflaminierter flexibler Leiterplatte und an dem Grundkörper befestigtem Steckkontaktgehäuse;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Aufbaus in Blickrichtung der Montagerichtung;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsge­ mäßen Anordnung vor dem Zusammenbau;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsge­ mäßen Anordnung während des Zusammenbaus;

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsge­ mäßen Anordnung im zusammengebauten Zustand; und

Fig. 7 eine schematische, perspektivische Phantomansicht ei­ ner Kontaktfeder in dem Steckkontaktgehäuse.

Nach Fig. 1 und 2 weist ein als Tragplatte 1 ausgebildeter Grundkörper einen Rand 2 auf, zu dem sich eine auf der Trag­ platte 1 auflaminierte (d. h. aufgeklebte) flexible Leiter­ platte 3 erstreckt. Die flexible Leiterplatte besteht aus zwei dünnen Kunststoffolien, zwischen denen eine strukturier­ te Leiterbahnfolie eingebettet ist. Kontaktierungsstellen 4 der flexiblen Leiterplatte können durch Öffnungen in der obe­ ren (d. h von der Tragplatte 1 abgewandten) Kunststoffolie realisiert sein, welche die metallischen Leiterbahnen freile­ gen. Die freigelegten Leiterbahnen können zusätzlich mit ei­ ner Metallbeschichtung versehen sein, wobei in diesem Fall die Kontaktierungsstelle 4 auch als Kontaktpad bezeichnet wird.

An der Tragplatte 1 ist durch geeignete Befestigungsmittel, z. B. Schrauben, Nieten oder mechanisch belastbare Einpress­ verbindungen, ein Steckgehäuse 5 befestigt. Das Steckgehäuse 5 besteht vorzugsweise aus einem formbeständigen Hartkunst­ stoffmaterial. Es umfaßt einen kastenförmigen Gehäuseab­ schnitt mit Deckenteil 5.1, Seitenwänden 5.2, 5.3, Rückwand 5.4 sowie Gehäusefußabschnitten 5.5 und 5.6, welche sich an die Seitenwände 5.2 und 5.3 anschließen und parallel zu der Tragplatte 1 sowie der daran befestigten flexiblen Leiter­ platte 3 verlaufen.

Im Bereich des Randes 2 der Tragplatte 1 ist das Steckgehäuse 5 offen, da von dort, wie noch im folgenden näher erläutert, die Kontaktfedern des zu kontaktierenden Elektrobauteils in das Gehäuse eingeschoben werden. Die Montagerichtung ist durch den Pfeil M angedeutet.

Das Steckgehäuse 5 ist in dem hier dargestellten Beispiel als Doppelkammergehäuse zur Aufnahme von zwei Kontaktfedern aus­ gebildet. Die beiden Kammern werden durch eine Trennrippe 5.7 geschaffen, welche sich von dem Deckenteil 5.1 zu der Trag­ platte 1 erstreckt.

In Fig. 2 ist erkennbar, daß das Steckgehäuse 5 die flexible Leiterplatte 3 in den Übergangsbereichen von den Seitenwänden 5.2, 5.3 in die Fußbereiche 5.5, 5.6 und mittels der Trenn­ rippe 5.7 zusätzlich sichert. Die entsprechenden Anpressbe­ reiche sind in Fig. 2 durch die Bezugszeichen P1, P2 und P3 dargestellt.

Im Deckenteil 5.1 des Steckgehäuses 5 ist ein in das Innere des Gehäuses ragender Rastvorsprung 5.8 ausgebildet. Der Rastvorsprung 5.8 erstreckt sich quer zur Montagerichtung M über beide Gehäusekammern. Die Höhe des Vorsprungs wird mit D bezeichnet.

Fig. 3 zeigt den erläuterten Aufbau in Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 2. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß ein Öffnungsseitiger Endbereich 5.1' des Deckenteils 5.1 einen deutlichen Überstand über den Rand 2 der Tragplatte 1 aufweist.

Die Fig. 4 bis 6 verdeutlichen die Funktion des Steckge­ häuses 5 bei der Montage und gleichzeitigen elektrischen Kon­ taktierung eines Magnetventils 6. Das Magnetventil 6 ist in nicht näher dargestellter Weise Bestandteil einer Hydraulik­ baugruppe eines Kfz-Automatikgetriebes und steuert den Durch­ satz von Hydraulikflüssigkeit in ebenfalls nicht näher darge­ stellten Hydraulikkanälen.

Zur elektrischen Kontaktierung weist das Magnetventil zwei aus dem Ventilkörper hervorstehende Kontaktfedern 7 auf. Die Kontaktfedern 7 sind nebeneinander angeordnet und weisen ei­ nen Abstand auf, welcher der Breite der Trennrippe 5.7 ent­ spricht. Im folgenden wird der Einbauvorgang anhand einer der Kontaktfedern 7 und der entsprechenden einen Gehäusekammer erläutert.

Die Kontaktfeder 7 steht aus einem an das Magnetventil 6 an­ gesetzten Sockelstück 8 aus dem Ventilkörper hervor. Sie weist in ihrem weiteren Verlauf eine 90°-Umbiegung 7.1 und einen sich daran anschließenden, im wesentlichen parallel zu der Einbaurichtung M verlaufenden Federabschnitt 7.2 auf. Der Federabschnitt 7.2 geht in eine zunächst schräg zum Ventil­ körper 6 hin gerichtete und dann um etwa 180° vom Ventilkör­ per 6 weggebogene Aufbiegung 7.3 über. Im weiteren Verlauf der Kontaktfeder 7 weist diese zu ihrem freien Ende hin einen Rastabschnitt 7.4 auf, dessen Verlauf komplementär zu der Form des Rastvorsprungs 5.8 ist.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, befindet sich ein tiefster oder Ventilkörper-nähester Punkt P4 der Aufbiegung 7.3 beim Monta­ gevorgang auf einer Höhe, die entweder über der Höhe der O­ berfläche der flexiblen Leiterplatte 3 liegt oder vergleich­ bar mit dieser ist. Dies hat zur Folge, daß der Punkt P4 die flexible Leiterplatte 3 zunächst entweder gar nicht oder nur mit einem sehr geringen Anfangsdruck berührt, so daß jeden­ falls ein Wegschieben oder Wegstoßen der flexiblen Leiter­ platte 3 durch die Kontaktfeder 7 nicht erfolgt.

Im Zuge der Montage gelangt der zurückgebogene Federabschnitt kurz vor dem Rastabschnitt 7.4 in Anlage an den überstehenden Bereich 5.1' des Deckenteils 5.1. Die Berührung der Kontakt­ feder 7 mit dem Deckenteil 5.1 kann gegebenenfalls bereits erfolgen, wenn der Punkt P4 der Kontaktfeder 7 sich in Ein­ baurichtung M noch nicht über der flexiblen Leiterplatte 3 befindet. Wesentlich ist jedoch, daß durch die Ablenkung der Kontaktfeder 7 an dem Deckenteil 5.1 ein Druckaufbau an dem Punkt P4 der Kontaktfeder 7 erst dann bewirkt wird, wenn sich die Kontaktzone (Punkt P4) der Kontaktfeder 7 bereits über der flexiblen Leiterplatte 3 (und nicht bezüglich der Monta­ gerichtung M noch vor ihr) befindet.

Somit erfolgt ausgehend von der in Fig. 5 dargestellten Lage der Kontaktfeder 7 im Öffnungsbereich des Steckgehäuses 5 zu der in Fig. 6 dargestellten endgültigen Einbaulage der Kon­ taktfeder 7 in dem Gehäuse 5 mit Verschiebung in Richtung M ein stetiger Zuwachs an Anpressdruck, bis der gewünschte (ho­ he) Enddruck erreicht ist. Die U-förmige Gestaltung der Kon­ taktfeder ist dabei günstig, da sie sowohl einen allmählichen Druckaufbau während des Einschiebevorgangs als auch einen de­ finierten Enddruck in der Einbaulage (Fig. 6) ermöglicht.

In der Einbaulage greift der Rastvorsprung 5.8 in den Rastab­ schnitt 7.4 der Kontaktfeder 7 ein, dadurch wird einerseits die von der Dimension D abhängige Andruckkraft eingestellt und andererseits eine mechanische Stabilisierung der Kontakt­ feder 7 in dem Steckgehäuse 5 erzielt. Gleichzeitig wird durch eine im rückwärtigen Bereich der Kontaktfeder 7 an dem Sockelstück 8 vorgesehene Endplatte 8.1 die Steckgehäusekam­ mer verschlossen, wodurch verhindert wird, daß Metallspäne oder ähnliches im späteren Betrieb in die Kammer eindringen können.

Fig. 7 zeigt eine schematische, perspektivische Phantoman­ sicht der Kontaktfeder 7 in einer Kammer des Steckkontaktge­ häuses. Wie bereits erwähnt, sind die Seitenwände 5.2, 5.3 sowie die Trennrippe 5.7 so dimensioniert und beabstandet, daß die Kontaktfeder 7 ohne seitliches Bewegungsspiel von der Kammer umgriffen ist. Dadurch wird erreicht, daß die Lage der Kontaktfeder 7 auch bei Auftreten einer Rotation (Ringpfeil R) oder einer seitlichen Verschiebung (Doppelpfeil V) der Kontaktfeder 7 bezogen auf die Montagerichtung M weitestge­ hend unbeeinflußt bleibt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße Steckgehäuse 5 eine wesentliche Verbesserung der Montagesi­ cherheit und eine deutliche Erhöhung der Kontaktierungssi­ cherheit im Betrieb eines Elektrobauteils in einem Motor oder einem Getriebe eines Kfz schafft.

Claims (10)

1. Anordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Motor- oder Getriebe-Elektrobauteils (6), insbesondere Magnetventils, an eine auf einem Grundkörper (1) fixierte und sich zu einem Rand (2) des Grundkörpers (1) erstreckende flexible Leiter­ platte (3),
mit einer an dem Elektrobauteil (6) angebrachten Kontaktfe­ der (7), wobei eine Montagerichtung (M), in welcher die Kontakfeder (7) und die flexible Leiterplatte (3) beim Zu­ sammenbau einander angenähert werden, im wesentlichen pa­ rallel zu der Leiterplattenebene verläuft, und
mit einem unter Abstand zum Grundkörper (1) oberhalb der flexiblen Leiterplatte (3) angeordneten Anschlagelement (5.1), welches derart gestaltet ist, dass es die Kontaktfe­ der (7) beim Annähern übergreift und an die flexible Lei­ terplatte (3) andrückt, wobei der Druckaufbau an der zur Kontaktierung der Leiterplatte vorgesehenen Kontaktzone (P4) der Kontaktfeder (7) jedoch erst dann einsetzt, wenn sich die Kontaktzone (P4) bereits oberhalb der flexiblen Leiterplatte befindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (5.1) als Deckenteil eines an dem Grundkörper (1) befestigten Steckgehäuses (5) gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (5.1) über den Rand (2) des Grund­ körpers (1) übersteht.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (7) eine U-förmigen Verlauf aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Steckgehäuse (5) so dimensioniert ist, dass seine Seitenwände (5.2, 5.3) die Kontaktfeder (7) spielfrei umge­ ben.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (5.1) und die Kontaktfeder (7) mit komplementär ausgebildeten, zusammenwirkenden Rastmitteln (5.8, 7.4) versehen sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Fußbereich der Kontaktfeder (7) ein Verschlußstück (8.1) an dem Elektrobauteil (6) angebracht ist, welches im zusammengesetzten Zustand die Stecköffnung des Steckgehäuses (5) vollständig verschließt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung des Elektrobauteils (6) mehrere Kon­ taktfedern vorgesehen sind, und dass das Steckgehäuse (5) als Mehrkammergehäuse ausgebildet ist.

9. Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Motor- oder Getriebe-Elektrobauteils (6), insbesondere Magnetventils, an eine auf einem Grundkörper (1) fixierte und sich zu einem Rand (2) des Grundkörpers (1) erstreckende flexible Leiter­ platte (3), mit den Schritten:

• - Annähern einer an dem Elektrobauteil (6) angebrachten Kon­ taktfeder (7) in einer im wesentlichen parallel zur flexib­ len Leiterplatte (3) verlaufenden Montagerichtung (M) an die flexible Leiterplatte (3),
• - Andrücken der Kontaktfeder (7) mittels eines unter Abstand zum Grundkörper (1) oberhalb der flexiblen Leiterplatte (3) angeordneten Anschlagelements (5.1) an die flexible Leiter­ platte (3), wobei der Druckaufbau an der zur Kontaktierung der Leiterplatte (3) vorgesehene Kontaktzone (P4) der Kon­ taktfeder (7) erst dann einsetzt, wenn sich die Kontaktzone (P4) bereits oberhalb der flexiblen Leiterplatte (3) befin­ det.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Anschlagelement (5.1), das als Deckenteil ei­ nes an dem Grundkörper befestigten Steckgehäuses (5) ausge­ bildet ist, das Steckgehäuse (5) beim Kontaktierungsvorgang durch ein im Fußbereich der Kontaktfeder (7) an dem Elektro­ bauteil (6) angebrachtes Verschlußstück (8.1) verschlossen wird.