DE102007017530A1

DE102007017530A1 - Kontaktierungssystem mit Vibrationsdämpfer für Strommessungsanordnungen

Info

Publication number: DE102007017530A1
Application number: DE200710017530
Authority: DE
Inventors: Gustav Dröse
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2008-10-16
Also published as: WO2008125371A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird aufgrund des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems erstmals die Herstellung von einer Kontaktierung für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung an eine Schaltungseinheit bereitgestellt, indem mittels eines oder mehrerer in einem nicht leitenden Träger integrierter dauerelastischer Elemente aus einem elektrisch leitenden Material ein Kontakt zum Stromträger hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration der dauerelastischen Kontakte einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktierungssystem mit Vibrationsdämpfer für Strommessungsanordnungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Strommessungsanordnung, insbesondere für elektronische Steuerungen in der Automobilindustrie.
Stand der Technik
Moderne Anordnungen zur Messung eines elektrischen Stroms, das heißt insbesondere Strommessanordnungen, die direkt vor Ort beispielsweise in einem Kraftfahrzeugbordnetz eingesetzt werden, unterliegen einer Vielzahl von umgebungsabhängigen Anforderungen. Neben der Langzeitstabilität und Ausfallsicherheit der Anordnung stehen die teilweise erhöhten Betriebstemperaturen sowie die durch die ständige Vibrationsbelastung mechanisch anspruchsvolle Umgebung des Einsatzortes Kraftfahrzeug im Vordergrund. Daher ist es unerlässlich, dass die empfindlichen Anordnungen soweit wie möglich vor diesen Einflüssen geschützt werden. Daneben spielen die strengen Vorgaben zur elektromagnetischen Abschirmung eine immer größer werdende Rolle, da insbesondere im Motorraum eine Vielzahl von Elektroniken und Computerteilen zusammengefasst werden. Gerade die Konzeption der Kontaktierstellen der Elektroniken stellt eine große Herausforderung dar.
Es sind verschiedene Konzepte bekannt, die Kontaktierung des Nebenwiderstands in einer Strommessanordnung herzustellen. So wird gemäß der Patentschrift EP 1 030 185 B1 einfach eine elektrische Verbindung über eine Lötverbindung unmittelbar mit den Anschlusselementen des Nebenwiderstands und der Schaltungsvorrichtung beziehungsweise dem Schaltungsträger vorgesehen. Die Schaltungsanordnung hat dadurch eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Nebenwiderstand und eine Erfassung des durch den Nebenwiderstand fließenden Stroms ist dadurch möglich.
Eine solche herkömmliche Anordnung zeigt mehrere Nachteile. Einerseits kann es zu Montagefehlern bei der Komponentenmontage oder später bei der Reparatur kommen. Dies führt möglicherweise zur Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstands der Lötverbindung oder zum Bruch selbiger und zu Störungen im Gerät. Andererseits erfordert diese Art der unmittelbaren elektrischen Verbindung einen relativ hohen Montageaufwand, da die Löt- oder Schweißstelle genau angesteuert werden muss und insoweit geringe Toleranzen eingehalten werden müssen. Zudem agiert die direkte Verbindung mittels Löten oder Schweißen als thermische Brücke, was dazu führen kann, dass unerwünscht hohe Temperaturen von der Stromschiene mit dem Nebenwiderstand auf die Schaltungsanordnung übertragen werden. In diesem Zusammenhang sind in der jüngsten Vergangenheit verschiedene Entkopplungen zur thermischen Trennung der Einheit mit dem Nebenwiderstand und der Schaltungseinheit für eine entsprechende Strommessvorrichtung entwickelt worden.
Die DE 10 2004 037 194 A1 beschreibt ein solches Konzept zur elektrischen Kontaktierung einer Schaltungsanordnung mit einem Nebenwiderstand zur Strommessung.
Nachteilig bei den so ausgebildeten Kontaktierungen ist, dass sich dieses Konzept nur auf die jeweils speziellen Kontaktierungen mittels einer an der Gehäuseseite der Schaltungseinheit vorzusehenden metallischen Aufnahme anwenden lässt. Damit setzen diese Konzepte per se voraus, dass eine spezielle Kontaktierung als Bolzen mit Halte- und Kontaktklemme an der Schaltungseinheit zur Aufnahme der Nebenwiderstandseinheit ausgebildet sein muss. Dies erfordert zudem eine erhöhte Passgenauigkeit der Anordnung des gesamten Bauteils relativ zum speziellen Kontakt an die Einheit mit dem Messwiderstand. Außerdem sind die Kontaktbolzen in dieser Anordnung zusätz lich mit dem vollen Gewicht der Nebenwiderstandseinheit belastet, was über die gesamte Lebensdauer der Steuerung insbesondere bei Kraftfahrzeugen durch die relativ starke Vibrationsbelastung eine mechanische Schwachstelle darstellt.
Darüber hinaus sind die bekannten Kontaktierungen wenig flexibel und daher im Laufe der gesamten Lebensdauer zusätzlich fehleranfällig, wenn es sich um stark vibrations- und thermisch belastete Gehäuse und Bauteile handelt.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Konzept zur Kontaktierung von vibrationsbelasteten elektronischen Bauteilen zur Strommessung bereit zu stellen, das eine vereinfachte Montage erlaubt und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung entsprechend des Patentanspruchs 1 erreicht.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein Kontaktierungskonzept für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung mit einem Stromträger, einem Nebenwiderstand und einer Schaltungseinheit zur Verfügung zu stellen, das einen nicht leitenden Träger zwischen der Schaltungseinheit und dem Stromträger aufweist, wobei der nicht leitende Träger ein oder mehrere elektrisch leitende dauerelastische Elemente aufweist, welche zwischen dem Stromträger vor und hinter dem Nebenwiderstand und der Schaltungseinheit eine elektrisch leitende Verbindung herstellen können.
Das Kontaktierungssystem der vorliegenden Erfindung weist gegenüber den bisher bekannten Kontaktierungen den entscheidenden Vorteil auf, dass es keine aufwendigen und teueren Materialien zur Herstellung benötigt. Der Aufbau aus mindestens einer Spiralfeder und dem Grundträger mit Dämpfungselement erlaubt zudem eine kostengünstige und flexible Anpassung des Anschlusssystems an unterschiedliche Vorgaben beispielsweise zur Dimensionierung und Beabstandung der Kontaktierungsstellen und der Steuerungselektronik. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße System aufgrund der eingesetzten Materialien eine hohe Lebensdauer und eine ausgezeichnete Widerstandfähigkeit gegenüber sowohl mechanischen als auch umweltbedingten Einflüssen. Mittels einer oder mehrerer integrierter Spiralfedern aus einem elektrisch leitenden Material kann sowohl eine Aufnahme der Schwingungen und Vibrationen als auch ein elektrischer Kontakt zum Stromträger hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration der Spiralfeder einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die leitenden dauerelastischen Elemente aus metallischen oder nicht-metallischen leitenden Federelementen, bevorzugt aus metallischen Spiralfedern oder metallischen Blattfedern, ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die dauerelastischen Elemente aus einem leitenden, federelastischen Kunststoff gefertigt werden können. Wichtig ist dabei vor allem, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in Verbindung mit der vibrationsdämpfenden Eigenschaft für die Kontaktierung zur Verfügung gestellt wird.
Der nicht leitende Träger kann in seiner Gestalt und Dimension an die Vorgaben des elektronischen Bauteils und des Stromträgers angepasst werden. Bevorzugt wird der nicht leitende Träger aus einem nicht elektrisch leitenden Thermo- oder Duroplast, beispielsweise bevorzugt aus PA, PS und/oder PP gefertigt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der isolierende Träger Öffnungen im Bereich der dauerelastischen Elemente derart aufweisen, dass die Elemente durch die Öffnungen mit dem Stromträger in Kontakt kommen. Auf diese Weise ist es möglich, neben einer thermischen Trennung der Schaltungseinheit und des Stromträgers zusätzlich eine mechanische Verstärkung und eine elektromagnetische Abschirmung zur Verfügung zu stellen.
Der nicht leitende Träger kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Zylinderschraube, mittels Kleben und/oder Verrasten an den Stromträger befestigt werden.
Hierdurch wird eine weitere Vereinfachung der Montage erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Schaltungseinheit an dem nicht leitenden Träger mittels einer Schnappverbindung befestigt werden.
Auf diese Weise kann eine schonende und universelle Befestigung der Schaltungsplatine sichergestellt werden. Ein nachträglicher Austausch wird durch diese Ausgestaltung ohne das Lösen und erneute Knüpfen starrer elektrischer Verbindungen beispielsweise mittels Löten oder Schweißen möglich.
Ein erfindungsgemäßes Kontaktierungskonzept eines vibrationsbelasteten elektronischen Bauteils zur Strommessung kann besonders bevorzugt als Bestandteil einer Steuerelektronik, insbesondere für Getriebe, Hybridanwendungen, Bordnetz und/oder für Motoren, in der Automobilindustrie verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand einer Ausführungsvariante in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
In dieser zeigt:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßes Kontaktierungssystems,
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Kontaktierbereichs A aus 1.
1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungemäßen Kontaktiersystems 1. In diesem wird in einen Stromträger 2 ein Nebenwiderstand 3 zur Strommessung eingesetzt. Auf dem Stromträger ist ein nicht leitender Träger 4 angeordnet, in den zwei elektrisch leitende Spiralfedern 5 eingelassen sein können. Der nicht leitende Träger 4 kann zusätzlich als Dämpfungselement funktionieren und sich auf diese Weise vorteilhaft auf die Lebensdauer gerade in vibrationsbelasteten elektronischen Bauteilen auswirken. Der Nebenwiderstand 3 ist im Stromträger 2 zwischen den Spiralfedern 5 angeordnet. Die Spiralfedern 5 stellen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Stromträger 2 und einer Schaltungseinheit 6 her, die auf dem nicht leitenden Träger 4, beispielsweise durch eine einfache Schnappverbindung, befestigt sein kann. Diese Anordnung bietet daher auch den Vorteil einer besonders leichten Montage. Der nicht leitende Träger 4 ist zwischen dem Stromträger 2 und der Schaltungseinheit 6 angeordnet. Durch die Spiralfedern 5 kann der Strom vor und nach dem Nebenwiderstand 3 abgegriffen und an die Schaltungseinheit 6 geleitet werden. In der Schaltungseinheit 6 kann auch eine Auswertung der gemessenen Stromwerte erfolgen und die Werte gegebenenfalls an weitere Bauteile, beispielsweise Auswerteeinheiten oder Signalgeber, weitergeleitet werden.
2 zeigt als vergrößerte Darstellung das Detail A aus dem Kontaktierbereich des Kontaktiersystems 1 aus 1. In diesem Kontaktierbereich ist in einen nicht leitenden Träger 4, der zwischen Stromträger 2 und Schaltungseinheit 6 angeordnet ist, eine elektrisch leitende Spiralfeder 5 eingelassen. Die Spiralfeder 5 kann zwischen dem Stromträger 2 und der Schaltungseinheit 6 über Kontaktstellen 7 eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.
Zusammenfassend wird aufgrund des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems erstmals die Herstellung von einer Kontaktierung für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung an eine Schaltungseinheit bereit gestellt, in dem mittels einer oder mehrerer in einem nicht leitenden Träger integrierter dauerelastischer Elemente aus einem elektrisch leitenden Material ein Kontakt zum Stromträger hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration der Spiralfeder einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1030185 B1 [0003]
- DE 102004037194 A1 [0005]

Claims

Kontaktierungskonzept (1) für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung mit einem Stromträger (2), einem Nebenwiderstand (3), einer Schaltungseinheit (6) und einem nicht leitenden Träger (4) zwischen der Schaltungseinheit (6) und dem Stromträger (2), dadurch gekennzeichnet, dass der nicht leitende Träger (4) ein oder mehrere elektrisch leitende dauerelastische Elemente (5) aufweist, welche zwischen dem Stromträger (2) vor und hinter dem Nebenwiderstand (3) und der Schaltungseinheit (6) eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.
Kontaktierungskonzept nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden dauerelastischen Elemente (5) aus metallischen oder nicht-metallisch leitenden Federelementen, bevorzugt aus metallischen Spiralfedern oder metallischen Blattfedern, ausgebildet sind.
Kontaktierungskonzept nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht leitende Träger (4) aus einem Isoliermaterial, bevorzugt aus einem Thermo- oder Duroplasten und besonders bevorzugt aus PA, PP und/oder PS gefertigt ist.
Kontaktierungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht leitende Träger (4) mittels einer Zylinderschraube, mittels Kleben und/oder Verrasten an den Stromträger (2) befestigbar ist.
Kontaktierungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinheit (6) an dem nicht leitenden Träger (4) mittels einer Schnappverbindung befestigbar ist.
Verwendung eines Kontaktierungskonzepts nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein vibrationsbelastetes elektronisches Bauteil als Bestandteil einer Vorrichtung zur Strommessung für eine Steuerelektronik, insbesondere für Getriebe, Hybridanwendungen, Bordnetz und/oder für Motoren, in der Automobilindustrie.