DE10116797B4

DE10116797B4 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE10116797B4
Application number: DE10116797A
Authority: DE
Inventors: Gilles Chemin
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: FR2808131B1; US20010034144A1; FR2808131A1; DE10116797A1; US6520780B2

Abstract

Leistungsrelaismodul (1), bei dem die Funktionen der elektrischen Leistungsübertragung und der Steuerung räumlich dadurch getrennt sind, dass dicke metallische Leiterbahnen (6, 9) in einen Kunststoffträger (2) eingegossen sind, dieser Träger (2) Mittel zum Erfassen von Kontaktelementen (16) für Sicherungen, Relais (15) und Batterieverbindungen aufweist und so über einer eine Steuerelektronik tragende Elektronikkarte (3) angeordnet ist, dass dieser mit mindestens zwei Anlagebereichen (18, 19) an der Elektronikkarte (3) anliegt, wobei ein Raum (22) entsteht, um die für die Steuerelektronik erforderlichen Bauelemente (21) aufzunehmen und in mindestens einem Anlagebereich des Trägers (2) elektrische Anschlussmittel zwischen Träger (2) und Elektronikkarte (3) eingerichtet sind.

Description

Die Erfindung befasst sich mit dem Gebiet der elektrischen Verbinder. Sie betrifft insbesondere Verbinder, die zur Aufnahme von Relais und Sicherungen dienen, und allgemein Bauelemente, durch die Ströme großer Stärke fließen.
Noch spezieller ausgedrückt, finden die Verbinder gemäß der Erfindung ihre Anwendung im Kraftfahrzeugbereich, und zwar im Rahmen von Leistungsrelaismodulen für das Betriebssteuergerät. In diesem Fall stellen sich Probleme hinsichtlich der thermischen Grenze und Haltbarkeit der Verschweißungen der Relais mit einer einen Träger bildenden Elektronikkarte, wenn ein großer, typischerweise höherer Strom in den Relais und somit durch die Schweißungen fließt. Es versteht sich dann, dass die Haltbarkeit dieser Schweißungen eine Frage der Fahrzeugsicherheit ist, die gewährleistet werden muss.
In herkömmlicher Weise lassen sich die derzeitigen Lösungen in mehreren Familien gruppieren. Einerseits kennt man geschweißte Relais, beispielsweise bei Anwendungen im Bereich von Relais- und Sicherungsgehäusen, mit einer Verwendung von Leiterbahnen, die auf der Elektronikkarte örtlich dicker sind, und zwar in Bereichen der Leiterbahnen, die einer hohen Stromstärke ausgesetzt sind. Diese dickeren Leiterbahnen (im Englischen „lead ways") ermöglichen dann einen größeren Stromfluss ohne eine zu starke thermische Aufheizung. Der Strom fließt dann von den Stromzuführkabeln der Batterie zu der Sicherung, dann zu dem Relais und zu einem Ausgangsverbinder, wobei er jedes Mal durch dickere Leiterbahnen fließt. Alle die dicken Leiterbahnen sind auf einer Elektronikkarte (im Englischen „P.C.B.") vorgesehen, die gleichzeitig als mechanischer Träger für die Sicherungen und Relais dient.
In gleicher Weise hat man die Verwendung einer Elektronikkarte mit zwei Kupferschichten in Betracht gezogen, die nach dem gleichen Prinzip eine höhere Stromstärke aushalten kann.
Eine zweite Lösungsfamilie verwendet eingefasste Relais (üblicherweise mit „clipsés" bezeichnet). In diesem Fall hat der Verbinder die Form eines beispielsweise gegossenen dicken Elementes, das Mittel zum Erfassen elektrischer Kontaktelemente, an denen die Relais und Sicherungen angebracht sind, sowie interne Leiterbahnen aufweist, welche so groß dimensioniert sind, dass sie den Durchgang starker Ströme ohne zu große Erhitzung ermöglichen. Der Leistungsstrom fließt im Inneren des Trägers von dem Batterieverbinder zu den Sicherungen und von da zu den Relais und dem Ausgangsverbinder.
Abgesehen von den Kontaktelementen der Relais, durch die der Strom fließt, sind die Kontaktelemente der Steuerung, durch welche ein sehr viel schwächerer Strom fließt, mit den Verbindern für die Steuerung der Relais durch Leiterbahnen eines normalen Querschnitts verbunden.
Bei einer weiteren üblicherweise in Betracht gezogenen Lösung gemäss des amerikanischen Patents US 4,703,397 fließt der starke Strom durch die dicken Kabel der Batterie zu Kabelschuhen, auf denen die Sicherungen und Leistungskontakte der Relais sitzen, was die Verwendung von Kabeln großen Querschnitts ermöglicht, der in Abhängigkeit von dem weiter zu leitenden Strom dimensioniert ist. Die Kontaktelemente für die Steuerung der Relais sind somit mit Kabelschuhen verbunden, die in herkömmlicher Weise auf einer Elektronikkarte aufgeschweißt sind. Die Steuerelektronik muss daher nicht mehr die hohen Stromstärken bei ihrer Dimensionierung berücksichtigen. Der Stromausgang erfolgt ebenfalls über das Kabel.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine neue Art von Leistungsrelaismodul vor, die von einfacherem Gebrauch ist.
Gemäß der Erfindung ist vorliegend ein Leistungsrelaismodul vorgesehen, bei dem die Funktionen der elektrischen Leistungsübertragung und der Steuerung räumlich dadurch getrennt sind, dass dicke metallische Leiterbahnen in einen Kunststoffträger eingegossen sind. Dabei weist dieser Träger Mittel zum Erfassen von Kontaktelementen für Sicherungen, Relais und Batterieverbindungen auf und ist so über einer eine Steuerelektronik tragenden Elektronikkarte angeordnet, dass dieser mit mindestens zwei Anlagebereichen an der Elektronikkarte anliegt. Hierdurch entsteht ein Raum, um die für die Steuerelektronik erforderlichen Bauelemente aufzunehmen und in mindestens einem Anlagebereich des Trägers elektrische Anschlussmittel zwischen Träger und Elektronikkarte einzurichten. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Träger ferner Kabelschuhe für Kontaktelemente für eine Relaissteuerung aufweist, wobei diese Kabelschuhe mit elektrischen Leitern verbunden sind, die an der Elektronikkarte für die Steuerung aufgeschweißt sind.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der dicke Träger ferner elektrische Anschlussmittel auf der Elektronikkarte in mindestens einem Anlagebereich aufweist
Wie ersichtlich, gruppiert diese Erfindung somit in vorteilhafter Weise die Elemente für den Leistungsstromfluss und Steuerungselemente, die keine spezielle Dimensionierung erfordern, um. Diese Anordnung ist von Vorteil im Hinblick auf eine einfache Herstellung des Leistungsrelaismoduls. Außerdem sorgt die Integration der Anschlusskontaktelemente direkt auf der Elektronikkarte für den Vorteil einer wirtschaftlichen Herstellung.
Die Beschreibung und die Zeichnungen, die folgen, ermöglichen ein besseres Verständnis der Ziele und Vorteile der Erfindung. Es versteht sich, dass diese Beschreibung nur beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen ist.
In der Zeichnung stellt 1 eine seitliche Schnittansicht eines Leistungsrelaismoduls gemäß der Erfindung dar.
Wie in 1 zu sehen ist, die in vereinfachter Weise ein Leistungsrelaismodul 1 gemäß der Erfindung bei seiner Anwendung für einen Kraftfahrzeug-Rechner darstellt, setzt es sich aus einem dicken Träger 2 und einer Elektronikkarte 3 zusammen, welche verschiedene Bauelemente tragen und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Der Träger 2 enthält einen Eingangs-Kabelschuh 4 zum Anschluss des Leistungskabels 5, das beispielsweise von einer Batterie kommt. Dieser Eingangs-Kabelschuh 4 ist durch eine erste dicke Leiterbahn 6 mit Kabelschuhen 7 zum Abstützen einer Sicherung 8 verbunden. Eine zweite dicke Leiterbahn 9 verbindet diese Sicherung mit einem Leistungseingangs-Kabelschuh 10 für ein Relais 15. In der gleichen Weise verbindet ein Leistungsausgangs-Kabelschuh 11 über eine dritte dicke Leiterbahn 12 dieses Relais 15 mit einem Ausgangs-Kabelschuh 13, der ein Ausgangs-Leistungskabel 14 aufnimmt.
Der Träger 2 umfaßt ferner Kabelschuhe für den Anschluss von Kontaktelementen 16 zur Steuerung des Relais 15. Diese Kabelschuhe sind mit im wesentlichen geradlinigen (in 1 vertikalen) elektrischen Leiterbahnen 17 verbunden, die außerhalb des Trägers 2 so verlaufen, dass sie mit der Oberseite der Elektronikkarte 3 verschweißt werden können.
Wie ersichtlich, hat der Träger 2 seitliche vergrößerte Ansätze 18, 19 in 1, welche merklich über die Außenseite der Mittelebene des Trägers hinausragen, wobei diese seitlichen Ansätze 18, 19 durch koplanare Anlagebereiche begrenzt sind, welche an einer Elektronikkarte anliegen.
Der Träger umfasst schließlich an der Stelle eines seitlichen Ansatzes 19 einen querverlaufenden Verbinder 20, der eine Verbindung in einem oberen Abschnitt durch ein herkömmliches Mittel wie einen Kabelschuh ermöglicht und der im unteren Abschnitt über den Anlagebereich mit der Elektronikkarte 3 vor steht, was somit seine Verschweißung mit der Elektronikkarte 3 ermöglicht.
Der Träger 2 wird beispielsweise aus einem steifen Kunststoff hergestellt, der auf die dicken metallischen Leiterbahnen mittels dem Fachmann bekannter Verfahren aufgegossen wird.
Die Elektronikkarte 3 ist von an sich bekannter Bauart und trägt in dem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel Bauelemente 21, die eine Elektronik zur Steuerung der Leistungsrelais eines Kraftfahrzeug-Rechners bilden. Wie ersichtlich, bilden die seitlichen Ansätze 18, 19 einen Raum 22 über der Elektronikkarte 3 und unter dem Träger 2, welcher ausreicht, um die für die Steuerelektronik erforderlichen Bauelemente 22 aufzunehmen, während gleichzeitig möglichen Problemen im Zusammenhang mit der Ventilierung der Bauelemente Rechnung getragen wird.
Bei der beschriebenen Ausführungsform fließt der Leistungsstrom durch die mit Kabelschuhen versehenen Verbindungen des Trägers 2 und durch angepasste dicke Leiterbahnen, ohne durch die Elektronikkarte 3 für die Steuerung zu fließen. Dies vermeidet die im Zusammenhang mit einer Überhitzung der Schweißungen bestehenden Schwierigkeiten. Im übrigen erfolgt der Ausgang durch den in den Verbinder integrierten Ausgangs-Kabelschuh 13.
Wie ferner ersichtlich, sind die Steuerfunktionen der Relais durch elektrische Leiterbahnen 17 verwirklicht, die auf der Elektronikkarte aufgeschweißt sind.
Es wurde somit ein sehr kompaktes Leistungsrelaismodul geschaffen, in das gleichzeitig die Steuerelektronik und die Leiterbahnen für den Leistungsstrom integriert sind, wobei die Funktionen einerseits der elektrischen Leistungsübertragung und andererseits der Steuerung, welche sehr viel schwächere Ströme verwendet, getrennt sind. Die kluge Kombination des gegossenen Trägers 2 mit einer diesem gegenüber angeordneten Elektronikkarte 3 bietet somit Vorteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der Herstellung, welche die Vorrichtungen des Standes der Technik nicht ermöglichten.
Mehrere Abwandlungen können in Betracht gezogen werden: Bei einer ersten Variante werden die Relais durch eine reversible Einfassung („clipsage" nach einem gängigen Ausdruck, wie er von Fachleuten verwendet wird) auf einem Verteiler (Träger) befestigt, der in eine eine Basis bildende Platte eingesetzt ist. Bei einer zweiten Variante wird der Verteiler in die Basisplatte gegossen und dann festgelegt. Bei einer weiteren Variante werden die Relais auf Verteilern aufgeschweißt, die in die Basisplatte gegossen und dann festgelegt werden. Bei einer noch anderen Variante werden schließlich die Relais auf Verteilern aufgeschweißt, die in eine eine Basis bildende Platte eingesetzt sind.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der oben beispielhaft betrachteten Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich vielmehr auf Abwandlungen im Zugriffsbereich des Fachmannes.

Claims

Leistungsrelaismodul (1), bei dem die Funktionen der elektrischen Leistungsübertragung und der Steuerung räumlich dadurch getrennt sind, dass dicke metallische Leiterbahnen (6, 9) in einen Kunststoffträger (2) eingegossen sind, dieser Träger (2) Mittel zum Erfassen von Kontaktelementen (16) für Sicherungen, Relais (15) und Batterieverbindungen aufweist und so über einer eine Steuerelektronik tragende Elektronikkarte (3) angeordnet ist, dass dieser mit mindestens zwei Anlagebereichen (18, 19) an der Elektronikkarte (3) anliegt, wobei ein Raum (22) entsteht, um die für die Steuerelektronik erforderlichen Bauelemente (21) aufzunehmen und in mindestens einem Anlagebereich des Trägers (2) elektrische Anschlussmittel zwischen Träger (2) und Elektronikkarte (3) eingerichtet sind.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) ferner Kabelschuhe für Kontaktelemente (16) für eine Relaissteuerung aufweist, wobei diese Kabelschuhe mit elektrischen Leitern verbunden sind, die an der Elektronikkarte (3) für die Steuerung aufgeschweißt sind.
Modul nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dicke Träger (2) ferner elektrische Anschlussmittel (20) auf der Elektronikkarte (3) in mindestens einem Anlagebereich (18, 19) aufweist.