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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, mit
mindestens einem ersten Kontaktelement, welches einen Kontaktpin
aufweist, und mindestens einen zweiten Kontaktelement, das eine
Kontaktfahne mit einer Öffnung
zum Einführen
des Kontaktpins aufweist.
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Elektrische
Geräte
und insbesondere Steuergeräte
der eingangs genannten Art werden bei Kraftfahrzeugen verwendet,
um beispielsweise Hydraulikventile eines Sicherheitsaggregats einer
Fahrzeugbremsanlage zu steuern. Die elektrischen Geräte umfassen
in der Regel ein Gehäuse,
an dem ein Steckanschluss vorgesehen ist. Von dem Steckanschluss
führen
Kontaktelemente in Form von metallischen Stanzgitterteilen in das
Innere des Gehäuses. Dort
sind elektrische Bauelemente, wie z.B. die genannten Hydraulikventile
mit ihren Magnetspulen angeordnet, die ebenfalls durch Kontaktelemente
in Form von metallischen Stanzgitterteilen elektrisch kontaktiert
sind. Aus konstruktiven und montagetechnischen Gründen sind
die Stanzgitterteile oftmals mit Kunststoff umspritzt und es sind
auf diese Weise mehrere elektrische Bauelemente zu einer Baugruppe
zusammengefasst. Durch eine elektrische Verbindung zwischen den
Kontaktelementen des Gehäuses
und den Kontaktelementen der genannten Baugruppe können dann
die gewünschten
elektrischen Leitungen zwischen dem Steckanschluss und den als Beispiel
genannten Hydraulikventilen hergestellt werden.
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Aus
DE 101 29 840 A1 ist
ein elektrisches Gerät,
insbesondere ein Steuergerät
bekannt, bei dem zwischen Leiterelementen in Form von metallischen
Stanzgitterteilen und Klemmkontakten eine gasdichte Kontaktierung
geschaffen ist. Die Klemmkontakte sind dabei gabelförmig mit
zwei Klemmschenkeln ausgebildet, deren Abstand etwas kleiner ausgebildet
ist, als die Breite von Kontaktabschnitten der Leiterelemente.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein elektrisches Gerät der eingangs
genannten Art bereitzustellen, dessen elektrische Kontaktierung
von Kontaktelementen über
die Lebensdauer des elektrischen Geräts hinweg die geforderten Übergangswiderstände aufweist
und dennoch vergleichsweise kostengünstig und mit geringen Einpresskräften hergestellt
werden kann.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem gattungsgemäßen elektrischen
Gerät,
insbesondere einem Steuergerät
gelöst,
bei dem die Kontaktfahne mit einem Langloch zum Aufnehmen des Kontaktpins gestaltet
ist, das Langloch eine im Wesentlichen rechteckige Öffnungsform
aufweist und der Kontaktpin am in die Kontaktfahne eingeführten Endbereich einen
Querschnitt aufweist, dessen Dicke geringfügig größer als die lichte Weite der Öffnungsform
des Langloches ist.
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Mit
einer derartigen Kontaktierung einer Kontaktfahne und eines Kontaktpins
an einem elektrischen Gerät
ist eine „kalte
Verbindung" bzw.
Einpresskontaktierung zwischen den genannten Kontaktelementen hergestellt,
die aufgrund der einfachen Kontaktgeometrie sehr kostengünstig hergestellt werden
kann, wenig kritische Einflussgrößen umfasst und
ferner mit vergleichsweise geringen Einpresskräften ausgebildet werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
ist ferner mit einem gattungsgemäßen elektrischen
Gerät gelöst, bei
dem die Kontaktfahne mit einer Führung
versehen ist, in die der Kontaktpin einführbar ist, und der Kontaktpin
mit mindestens einem Haltemittel versehen ist, mit dem im Zusammenwirken
mit der Führung
der Kontaktpin an der Kontaktfahne formschlüssig gehalten ist.
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Die
derart erfindungsgemäß ausgebildete Führung und
das zugehörige
Haltemittel stellen eine zusätzliche
mechanische Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Kontaktelementen
her und entkoppeln dadurch die zwischen der Kontaktfahne und dem
Kontaktpin erzeugte elektrische Verbindung von an der Kontaktierung
wirkenden mechanischen Kräften.
Die Führung
trägt ferner
dazu bei, dass der erfindungsgemäße Kontaktpin
während
der Montage gezielt auf die Kontaktfahne hin gerichtet wird und
in deren Öffnung
hineingleitet.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kontaktierungen weisen insgesamt vergleichsweise geringe Abmaße auf,
so dass sich bei Mehrfachkontaktierungen sehr kleine Rastermaße herstellen
lassen. Da es sich erfindungsgemäß um eine „kalte
Verbindungstechnik" bzw.
Einpresskontaktierung handelt, sind keine Folgeprozesse wie Löten oder
Schweißen für die elektrische
Kontaktierung der Kontaktelemente notwendig. Erfindungsgemäß sind ferner
auch keine aufwendigen Kontaktkonturen oder komplizierte Kontaktfederelemente
erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Kontaktierung können unterschiedlichste
Werksstoffspaarungen verbunden werden. Eine besondere Behandlung
der Kontaktoberflächen der
erfindungsgemäßen Kontaktelemente
ist in der Regel nicht erforderlich, da erfindungsgemäß die Kontaktkräfte sehr
groß sind
und zwischen den Kontaktelementen eine gasdichte Verbindung hergestellt wird.
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Bei
all diesen Vorteilen ist die erfindungsgemäße Lösung sehr vielfältig einsetzbar
und kann beispielsweise bei Steuergeräten für Anti-Blockiersysteme, Traktionssteuersysteme
sowie Fahrdynamikregelsysteme genutzt werden.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts
ist der mindestens eine Kontaktpin an seinem in die Kontaktfahne
eingeführten
Endbereich mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
Der derartige rechteckige Endbereich liegt mit seinen Seitenflächen in
der ebenfalls im Wesentlichen rechteckig gestalten Öffnungsform
des Langloches an, wodurch vergleichsweise großflächige Kontaktbereiche hergestellt
werden. Mit dem erfindungsgemäßen Kontaktpin,
dessen Dicke geringfügig
größer als
die lichte Weite der Öffnungsform
des Langloches ist, wird allgemein das Langloch geringfügig aufgeweitet
und eine entsprechend starke Pressverbindung zwischen der Kontaktfahne
und dem Kontaktpin hergestellt. Der in das Langloch eintretende
Kontaktpin wird ferner in dem Langloch zentriert, weil das Langloch
innerhalb der Kontaktfahne in seinem Mittelbereich geringfügig stärker aufgeweitet
werden kann, als an seinen Endbereichen.
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Die
erfindungsgemäß gewählte Geometrie des
Langloches und des zugehörigen
Kontaktpins ist aus diesen Gründen
besonders vorteilhaft zum Verbinden von Kontaktelementen geeignet,
welche als Stanzgitter ausgebildet und daher im Vergleich zu Leiterplatten
aus einem relativ dickwandigen Stanzblech hergestellt sind. Die
Stanzgitter können
dabei teilweise umspritzt und zu Gruppen zusammengefasst sein, denn
mit der erfindungsgemäßen Verbindungstechnik
können
vorteilhaft auch Mehrfachkontaktierung von Kontaktelementen in einem
einzigen Arbeitsgang durch Verpressen hergestellt werden.
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Insbesondere
bei elektrischen Steuergeräten
von Kraftfahrzeugen muss der zur Verfügung stehende Bauraum des elektrischen
Geräts
möglichst optimal
genutzt werden. Dies ist mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kontaktierung
möglich,
indem die ersten und/oder zweiten Kontaktelemente mit einem langgestreckten
Abschnitt gestaltet werden, der parallel zu einer Außenwand
des Gehäuses
des elektrischen Geräts
ausgerichtet angeordnet ist. Die derart hergestellte erfindungsgemäße Kontaktierung
kann sich beispielsweise im Inneren eines elektrischen Geräts an dessen
Außenwand
schmiegen und damit ausreichend Freiraum zum Anordnen von elektrischen
Bauelementen bieten. An der Außenwand
des Gehäuses
können
die langgestreckten Abschnitte der Kontaktelemente ferner vorteilhaft
abgestützt werden
und beim Montieren des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts können vergleichsweise
lange und vorteilhaft gerichtete Einführ- und Presswege genutzt werden.
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Die
genannte Führung
an der erfindungsgemäßen Kontaktierung
ist vorteilhaft in Einführrichtung des
Kontaktpins vor der Kontaktfahne angeordnet. Eine derartige Führung kann
insbesondere zum Zentrieren des Kontaktpins auf die in der Kontaktfahne vorgesehen Öffnung hin
verwendet werden. Die Führung übernimmt
darüber
hinaus noch die weitere Funktion, das sie den Kontaktpin zusätzlich formschlüssig hält und mechanische
Kräfte
aufnimmt, so dass der Kontaktpin und die Kontaktfahne im Bereich der
Kontaktierung selbst keinen Mikrobewegungen unterworfen sind.
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Als
Haltemittel für
den erfindungsgemäßen Pin
haben sich Zacken als vorteilhaft erwiesen, welche insbesondere
an Seitenflächen
des Pins ausgebildet sind und beim Einführen des Kontaktpins die formschlüssige Verbindung
zwischen dem Kontaktpin und der Führung herstellen. Besonders
vorteilhaft sind zwei Paar Zacken, welche eine redundante mechanische
Verbindung herstellen.
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Zur
Lösung
der bei Fahrzeug-Steuergeräten vorliegenden
Kontaktierungsaufgaben hat sich ferner eine Kontaktfahne als besonders
vorteilhaft erwiesen, welche im Wesentlichen quer zur Einführrichtung
des Kontaktpins ausgerichtet ist. Eine solche Kontaktfahne kann
vorteilhaft aus einem Blech mit einer Blechdicke von ca. 0,4 mm
aus dem Werkstoff CuSnO,15 hergestellt werden. Im Zusammenwirken mit
einem gestanzten oder geprägten
Kontaktpin mit einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit
ca. 0,6 mm Schenkellänge
kann an einer solchen Kontaktfahne die erfindungsgemäße elektrische
Verbindung mit Einpresskräften
von weniger als 100 N pro Kontaktpin hergestellt werden. Durch Verwendung
von gestanzten bzw. geprägten
Kontaktpins kann an der erfindungsgemäßen Verbindung die Gefahr von
Spanbildung nahezu vollständig
ausgeschlossen werden. Um die geforderten Übergangswiderstände zu gewährleisten
ist es ferner nicht erforderlich, das die Kontaktpins beschichtet
sein müssen.
Beschichtungen mit Sn oder Ag, wie sie bei bekannten Kontaktierungen
erforderlich sind, können daher
entfallen. Wenn dennoch eine Beschichtung vorgesehen werden soll,
so sollte diese wegen einer möglichen
Flitterbildung möglichst
mit Silber ausgebildet werden.
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Damit
man den am elektrischen Gerät
vorliegenden räumlichen
Gegebenheiten und den montagetechnischen Randbedingungen möglichst
gut gerecht werden kann, sollten die Kontaktfahnen ferner vorteilhaft
mit einem gewinkelten Blech gestaltet sein, das im Wesentlichen
an einem sich parallel zum Kontaktpin erstreckenden Bereich der
Führung
gehaltert ist. Mit einem durch die Führung und das daran gehalterte
gewinkelte Blech hindurchgeführten Kontaktpin
benötigt
eine solche elektrische Verbindung besonders wenig Bauraum. Das
gewinkelte Blech kann beim Einführen
und Einpressen des Kontaktpins durch ein Montagewerkzeug abgestützt werden
und ist nachfolgend ausreichend flexibel, damit thermisch bedingte
Spannungen innerhalb der Baugruppe ausgeglichen werden können.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen
Geräts,
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2 die
Draufsicht auf das Gerät
gemäß 1,
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3 den
Schnitt III-III in 2,
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4 das
Detail IV in 3,
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5 eine
Front- und Seitenansicht eines Kontaktpins einer bei dem Gerät gemäß 1 vorgesehenen
Kontaktierung,
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6 eine
perspektivische Ansicht der genannten Kontaktierung während der
Montage des Geräts
gemäß 1 in
einer ersten Stellung,
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7 eine
vergrößerte Darstellung
der Ansicht gemäß 6 in
der Stellung der fertig hergestellten Kontaktierung und
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8 die
fertig hergestellte Kontaktierung gemäß 7 in einer
weiteren perspektivischen Darstellung.
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In
den Figuren ist ein elektrisches Gerät 10 mit einem Gehäuse 12 veranschaulicht,
welches im Wesentlichen eine Grundplatte 14 sowie eine
davon abstehende im Wesentlichen ringförmige Außenwand 16 und eine
ebenfalls von der Grundplatte 14 abstehenden Steckanschluss 18 aufweist.
In der Grundplatte 14 sind Stanzgitterelemente 20 eingespritzt,
die einerseits am Steckanschluss 18 in Form von Steckerpins 22 aus
der Grundplatte 14 herausragen und andererseits im Inneren
der Außenwand 16 als
Kontaktpins 24 für
eine nachfolgend erläuterte Kontaktierung
bereitgestellt sind.
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Die
Kontaktpins 24 weisen jeweils einen langgestreckten Abschnitt 26 auf,
der in der Außenwand 16 eingespritzt
ist und an einer Stufe 28 aus der Außenwand 16 herausgeführt sind.
Die Kontaktpins 24 bilden jeweils ein erstes Kontaktelement,
welches mit einem zweiten Kontaktelement in Form einer Kontaktfahne 30 zusammenwirkt.
Die derartigen Kontaktfahnen 30 sind jeweils ein Teil von
Stanzgitterelementen 32, die in einer Trägerplatte 34 eingespritzt
sind und in Form von Spulenfahnen 36 aus der Trägerplatte 34 herausragen.
Die Trägerplatte 34 und deren
Spulenfahnen 36 dienen zum Haltern und Kontaktieren von
Magnetspulen 38, die in dem elektrischen Gerät 10 zum
Betätigen
von nicht-dargestellten hydraulischen Ventilen vorgesehen sind.
Die Trägerplatte 34 wird
zusammen mit den Magnetspulen 38 in den von der Außenwand 16 begrenzten
Innenraum des Gehäuses 12 eingesetzt.
Bei diesem Einsetzen werden die Kontaktfahnen 30 als zweite
Kontaktelemente auf jeweils einen zugehörigen Kontaktpin 24 als
erstes Kontaktelement aufgeschoben. Beim Aufschieben wird die nachfolgend
noch näher erläuterte elektrische
Kontaktierung zwischen den beiden Kontaktelementen 24 und 30 hergestellt.
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Damit
ein Kontaktpin 24 in eine zugehörige Kontaktfahne 30 eingeschoben
werden kann, ist jede Kontaktfahne 30 mit einem sich parallel
zum Kontaktpin 24 erstreckenden Längsabschnitt 40 und
einem von diesem Längsabschnitt 40 gewinkelt
abstehenden Querabschnitt 42 ausgebildet. In jedem der Querabschnitte 42 ist
jeweils ein Langloch 44 eingestanzt, welches sich bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen parallel zum Längsabschnitt 40 der
Kontaktfahne 30 erstreckt. Bei einem nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Langlöcher 44 jeweils
quer zu den Längsabschnitten 40 der
Kontaktfahnen 30 ausgerichtet.
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Die
Querabschnitte 42 der Kontaktfahnen 30 weisen
jeweils eine Länge
von ca. 3,5 mm und eine Breite von ca. 3 mm auf. Die Langlöcher 44 sind
jeweils mit einer im Wesentlichen rechteckigen Öffnungsform mit einer Breite
von ca. 0,5 mm und einer Länge
von ca. 1,8 mm sowie mit Radien von ca. 0,1 mm in den Ecken der Öffnungsform
ausgebildet. Die Dicke der Kontaktfahnen 30 beträgt ca. 0,4
mm.
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Die
Kontaktpins 24 sind im oberen Bereich des langgestreckten
Abschnitts 26 ebenfalls mit einem im Wesentlichen rechteckigen
Querschnitt von ca. 0,6 mm × 0,85
mm und Kantenradien von ca. 0,05 mm gestaltet. Am oberen Endbereich
sind die Kontaktpins 24 an allen Seitenflächen mit
Abschrägungen
in einem Winkel von 15° versehen.
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Die
Kontaktpins 24 treten beim Einführen in die Kontaktfahnen 30 jeweils
mit ihrer ca. 0,6 mm dicken Querschnittsseite in die ca. 0,5 mm
breiten Langlöcher 44 ein.
Beim Einführen
verformen daher die Kontaktpins 24 jeweils die Kontaktfahnen 30 im Bereich
von deren Langlöchern 44.
Die Langlöcher 44 werden
geringfügig
aufgeweitet und zwischen den Kontaktpins 24 und den Kontaktfahnen 30 wird
jeweils eine gasdichte „kalte
Verbindung" hergestellt. Damit
bei dem Einführen
die Kontaktfahnen 30 nicht ausweichen, werden sie mit einem
nicht dargestellten Werkzeug mit einer Öffnung von ca. 1,0 mm Breite
abgestützt.
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An
der mit den Kontaktelementen 24 und 30 hergestellten
Kontaktierung ist ferner eine Führung 48 vorgesehen,
die sowohl zum Ausrichten der Kontaktpins 24 während des
Einführvorgangs
als auch zum Halten dieser Kontaktpins 24 in der eingeführten Stellung
dient. Die Führungen 48 stützten also
die Kontaktpins 24 zusätzlich
und nehmen mechanische Kräfte
auf, so dass Mikrobewegung an der Kontaktierung selbst vermieden
sind.
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Die
Führungen 48 sind
dazu mit zwei sich im Wesentlichen quer zu den Kontaktpins 24 erstreckenden
Kunststoffstegen 50 ausgebildet, in denen sich Öffnungen 52 zum
Durchführen
der Kontaktpins 24 befinden. Die Kontaktpins 24 sind
jeweils an ihren Seitenflächen
mit zwei in Längsrichtung
der Kontaktpins 24 übereinander
angeordneten Zacken 54 und 56 versehen, die beim
Einführen
der Kontaktpins 24 in die Öffnungen 52 der Führungen 48 in
den Kunststoffstegen 50 verhaken. Dazu weisen die bezogen auf 5 oberen
Zacken 54 eine Breite von ca. 0,9 mm und die darunter angeordneten
Zacken 56 eine Breite von ca. 1,2 mm auf.