DE102012019622A1 - Connection unit for electrically connecting a coil spring with a printed circuit board, connecting device, motor vehicle and corresponding method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit (4) zum elektrischen Verbinden einer flachen Wickelfeder (2) für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs einerseits mit einer Leiterplatte (3) andererseits, wobei die Verbindungseinheit (4) einen ersten Verbindungsbereich (5), der mit der Wickelfeder (2) verbindbar ist, und einen zweiten Verbindungsbereich (6) aufweist, der mit der Leiterplatte (3) verbindbar ist, wobei der zweite Verbindungsbereich (6) zumindest ein stiftförmiges elektrisches Kontaktelement (10) mit einem Einpressbereich (14) aufweist, welcher beim Einpressen in eine korrespondierende Aussparung (21) der Leiterplatte (3) zum Herstellen einer kraft- und formschlüssigen Verbindung mit der Leiterplatte (3) ausgebildet ist.The invention relates to a connection unit (4) for electrically connecting a flat coil spring (2) for a movable component of a motor vehicle with a printed circuit board (3) on the other hand, wherein the connection unit (4) has a first connection region (5) connected to the coil spring (5). 2), and a second connecting region (6) which is connectable to the printed circuit board (3), wherein the second connecting region (6) has at least one pin-shaped electrical contact element (10) with a press-in region (14), which during pressing in a corresponding recess (21) of the circuit board (3) for producing a non-positive and positive connection with the circuit board (3) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden einer flachen Wickelfeder für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs einerseits mit einer Leiterplatte bzw. Platine andererseits. Die Verbindungseinheit hat einen ersten Verbindungsbereich, der mit der Wickelfeder verbunden werden kann, und einen zweiten Verbindungsbereich, der mit der Leiterplatte verbunden werden kann. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verbindungsvorrichtung für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs, wie auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer Wickelfeder mit einer Leiterplatte.The invention relates to a connection unit for electrically connecting a flat coil spring for a movable component of a motor vehicle on the one hand to a circuit board or circuit board on the other. The connection unit has a first connection portion that can be connected to the coil spring, and a second connection portion that can be connected to the circuit board. The invention also relates to a connecting device for a movable component of a motor vehicle, as well as a motor vehicle with such a device and a method for electrically connecting a coil spring with a circuit board.
Das Interesse richtet sich vorliegend vorzugsweise auf eine Verbindungseinheit, welche zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Leiterplatte und zumindest einer elektrischen Leitung einer Wickelfeder ausgebildet ist, die in ein Lenkrad eines Kraftfahrzeugs integriert ist. Solche Wickelfedern bzw. Wickelbänder werden in Lenkrädern eingesetzt, um elektrische Signale – etwa elektrische Spannungen – zwischen Komponenten einerseits, die sich im Lenkrad befinden, und anderen Komponenten andererseits zu übertragen, die an ortsfesten Bauteilen im Fahrzeug angeordnet sind. Über eine derartige Wickelfeder wird z. B. eine elektrische Heizung im Lenkrad mit elektrischer Energie versorgt. Des Weiteren kann ein Airbag im Lenkrad über die Wickelfeder angesteuert werden. Die Wickelfeder beinhaltet dabei typischerweise mehrere elektrische Leitungen, welche beispielsweise als Flachleiter ausgebildet und elektrisch voneinander isoliert sind. Die Wickelfeder selbst stellt somit ein flaches, federndes Kabel dar.The interest here is preferably directed to a connection unit, which is designed to provide an electrical connection between a printed circuit board and at least one electrical line of a coil spring, which is integrated in a steering wheel of a motor vehicle. Such coil springs or winding tapes are used in steering wheels to electrical signals - such as electrical voltages - between components on the one hand, which are located in the steering wheel, and other components on the other hand, which are arranged on stationary components in the vehicle. About such a coil spring z. B. an electrical heater in the steering wheel supplied with electrical energy. Furthermore, an airbag in the steering wheel can be controlled via the clock spring. The coil spring typically includes a plurality of electrical lines, which are formed for example as a flat conductor and electrically isolated from each other. The clock spring itself thus represents a flat, resilient cable.
Ein Verbindungsstück zum Verbinden von elektrischen Leitungen einer Wickelfeder einerseits mit anderen elektrischen Leitungen andererseits ist beispielsweise aus dem Dokument
Die Anbindung der Wickelfeder an eine Platine erfolgt im Stand der Technik üblicherweise mithilfe einer Verbindungseinheit, welche in Form eines aufwändigen Steckers ausgebildet ist. Dieser Stecker wird an die Wickelfeder angeschweißt, und auf die Leiterplatte wird ein Gegenstück mit Hülsen angebracht. Der an der Wickelfeder angebrachte Stecker kann dann mit dem Gegenstück auf der Leiterplatte kontaktiert werden. Diese Art der Verbindung der Wickelfeder mit der Platine ist relativ aufwändig, weil zwei separate Bauteile bereitgestellt zu werden brauchen, nämlich einerseits der Stecker für das Wickelband und andererseits auch das Gegenstück für die Leiterplatte. Entsprechend nimmt die Herstellung dieser Verbindung relativ viel Zeit in Anspruch, weil das Gegenstück auf der Leiterplatte montiert werden muss. Diese Verbindungsart beansprucht außerdem relativ viel Bauraum, welcher insbesondere in Kraftfahrzeugen im Bereich des Lenkrads nur beschränkt zur Verfügung steht.The connection of the coil spring to a circuit board in the prior art usually using a connection unit, which is designed in the form of a complex connector. This plug is welded to the coil spring, and on the circuit board a counterpart with sleeves is attached. The attached to the coil spring connector can then be contacted with the counterpart on the circuit board. This type of connection of the coil spring with the board is relatively complex, because two separate components need to be provided, namely on the one hand, the plug for the winding tape and on the other hand, the counterpart for the circuit board. Accordingly, the production of this compound takes a relatively long time, because the counterpart must be mounted on the circuit board. This type of connection also requires a relatively large amount of space, which is limited in particular in motor vehicles in the area of the steering wheel available.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungseinheit, eine Verbindungsvorrichtung, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren bereitzustellen, bei denen Maßnahmen getroffen sind, die eine im Vergleich zum Stand der Technik weniger aufwändige Verbindung der Wickelfeder mit der Leiterplatte gewährleisten.It is an object of the invention to provide a connection unit, a connection device, a motor vehicle and a method in which measures are taken to ensure a less complex compared to the prior art connection of the coil spring with the circuit board.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungseinheit, durch eine Verbindungsvorrichtung, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by a connection unit, by a connecting device, by a motor vehicle and by a method having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Eine erfindungsgemäße Verbindungseinheit ist zum elektrischen Verbinden einer flachen Wickelfeder für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Lenkrad, einerseits mit einer Leiterplatte andererseits ausgebildet. Die Verbindungseinheit weist einen ersten und einen zweiten Verbindungsbereich auf. Der erste Verbindungsbereich kann mit der Wickelfeder verbunden werden, während der zweite Verbindungsbereich mit der Leiterplatte verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zweite Verbindungsbereich zumindest ein stiftförmiges Kontaktelement mit einem Einpressbereich aufweist, der beim Einpressen in eine korrespondierende Aussparung der Leiterplatte, insbesondere eine Durchgangsöffnung in der Leiterplatte, eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit der Leiterplatte herstellt.A connection unit according to the invention is designed for electrically connecting a flat coil spring for a movable component of a motor vehicle, in particular for a steering wheel, on the one hand with a printed circuit board on the other hand. The connection unit has a first and a second connection region. The first connection area can be connected to the clock spring, while the second connection area can be connected to the circuit board. According to the invention, it is provided that the second connection region has at least one pin-shaped contact element with a press-fit region, which produces a frictional and positive connection with the printed circuit board when pressed into a corresponding recess of the printed circuit board, in particular a passage opening in the printed circuit board.
Es erübrigt sich folglich der Einsatz eines Gegenstücks auf der Leiterplatte, und die elektrische Verbindung und auch eine mechanische Verbindung zwischen der Wickelfeder und der Leiterplatte kann über die einzige Verbindungseinheit realisiert werden. Hierbei wird der Einpressbereich des stiftförmigen elektrischen Kontaktelements in die Aussparung in der Leiterplatte eingepresst, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit der Leiterplatte bereitgestellt wird. Die elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte ist somit besonders zuverlässig gewährleistet, wobei zusätzlich auch Kosten gespart werden können, weil kein zusätzliches Gegenstück auf der Leiterplatte montiert zu werden braucht. Es entfällt auch ein zusätzlicher Montageschritt, nämlich der Schritt der Montage des Gegenstücks auf der Leiterplatte. Nicht zuletzt beansprucht die erfindungsgemäße Verbindungseinheit im Vergleich zu zwei separaten Steckelementen deutlich weniger Bauraum und kann somit besonders vorteilhaft beispielsweise bei Lenkrädern in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.It is therefore unnecessary to use a counterpart on the circuit board, and the electrical connection and also a mechanical connection between the coil spring and the circuit board can be realized via the single connection unit. Here, the press-in area of the pin-shaped electrical contact element is pressed into the recess in the printed circuit board, so that a non-positive and positive connection with the printed circuit board is provided. The electrical contact with the circuit board is thus ensured particularly reliable, in addition, costs can be saved because no additional counterpart needs to be mounted on the circuit board. It also eliminates an additional assembly step, namely the step of mounting the counterpart on the circuit board. Last but not least claimed the connection unit according to the invention in comparison to two separate plug elements significantly less space and can thus be used particularly advantageously for example in steering wheels in motor vehicles.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Kontaktelement in Preßfit-Technik realisiert und der Einpressbereich somit als Preßfit-Element ausgebildet.Preferably, the at least one contact element is realized in Preßfit technology and thus formed the press-fit as Preßfit element.
Vorzugsweise ist der Einpressbereich beim Einpressen in die Aussparung der Leiterplatte plastisch und/oder elastisch verformbar. Somit kann der Einpressbereich in der Aussparung der Leiterplatte zusammengedrückt werden und sorgt somit für eine zuverlässige Verbindung. Die hierbei erzeugte Vorspannung des Einpressbereiches sorgt mit anderen Worten dafür, dass eine zuverlässige Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Kontaktelement entsteht. Bei einer plastischen Verformung des Einpressbereiches wird selbiger Bereich irreversibel verformt, während eine elastische Verformung bedeutet, dass der Einpressbereich reversibel verformt wird. Wird eine plastische und eine elastische Verformung kombiniert, so kann beispielsweise ein Abschnitt des Einpressbereiches plastisch und ein anderer Abschnitt des Einpressbereiches elastisch verformt werden.Preferably, the press-in area during pressing into the recess of the circuit board is plastically and / or elastically deformable. Thus, the press-in area in the recess of the circuit board can be compressed and thus ensures a reliable connection. In this case, the prestressing of the press-fit region produced in this way ensures that a reliable connection is created between the printed circuit board and the contact element. With a plastic deformation of the press-in area, the same area is irreversibly deformed, while an elastic deformation means that the press-in area is reversibly deformed. If a plastic and an elastic deformation are combined, for example one section of the press-in area can be plastically deformed and another section of the press-fit area can be elastically deformed.
Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Einpressbereich des Kontaktelements beim Einpressen in die Aussparung zur Deformation der Leiterplatte im Bereich der Aussparung ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Einpressbereich derart starr bzw. steif ausgeführt, dass die Leiterplatte im Bereich der Aussparung deformiert wird. Auch somit kann eine zuverlässige Verbindung zur Leiterplatte realisiert werden.Additionally or alternatively, it can also be provided that the press-in area of the contact element is formed in the recess in the recess for deformation of the printed circuit board in the recess. In this embodiment, the press-in area is designed so rigid that the printed circuit board is deformed in the region of the recess. Also, thus, a reliable connection to the circuit board can be realized.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Einpressbereich zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung mit der Leiterplatte ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass beim Einpressen bzw. Aufnehmen des Einpressbereiches in die Aussparung sich die beiden Teile – nämlich der Einpressbereich einerseits und die Leiterplatte im Bereich der Aussparung andererseits – unlösbar ineinander verkeilen. Eine unlösbare Verbindung bedeutet dabei, dass diese Verbindung nur durch Zerstörung der Leiterplatte und/oder des Kontaktelements wieder gelöst werden kann. Eine solche unlösbare Verbindung sorgt für eine sehr lange Lebensdauer der gesamten Anordnung, was sich insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen als vorteilhaft erweist.In one embodiment, it is provided that the press-fit region is designed to produce a permanent connection to the printed circuit board. This means that when pressing or receiving the press-in area in the recess, the two parts - namely the press-in area on the one hand and the circuit board in the recess on the other hand - inextricably wedged into each other. A permanent connection means that this compound can only be solved by destroying the circuit board and / or the contact element again. Such a permanent connection ensures a very long life of the entire assembly, which proves to be particularly advantageous when used in motor vehicles.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Einpressbereich zum Herstellen einer lösbaren Verbindung mit der Leiterplatte ausgebildet ist, so dass diese Verbindung zerstörungsfrei wieder reversibel gelöst werden kann. Diese Ausführungsform wiederum ist besonders für Reparaturfälle vorteilhaft.Alternatively, however, it can also be provided that the press-fit region is designed to produce a detachable connection with the printed circuit board, so that this connection can be reversibly released again in a reversible manner. This embodiment in turn is particularly advantageous for repair cases.
Bevorzugt weist der Einpressbereich zwei sich in einem Abstand zueinander erstreckende Schenkel auf, welche beim Einpressen in die Aussparung gegeneinander pressbar bzw. zusammendrückbar sind. Auf diese Art und Weise entsteht eine robuste und feste kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Einpressbereich und der Leiterplatte. Die beiden Schenkel sind bevorzugt einstückig miteinander verbunden und stehen vorzugsweise als Fortsätze von einem gradlinigen Stift des Kontaktelements ab, so dass insgesamt ein gabelförmiges Kontaktelement ausgebildet ist.Preferably, the press-in area has two legs which extend at a distance from one another and which can be pressed or compressed relative to one another when being pressed into the recess. In this way creates a robust and strong non-positive and positive connection between the press-fit and the circuit board. The two legs are preferably integrally connected to each other and are preferably as extensions of a straight-line pin of the contact element, so that a total of a fork-shaped contact element is formed.
Bevorzugt sind einander gegenüberliegende äußere Flächen des Einpressbereiches, insbesondere der beiden Schenkel, gewölbt gekrümmt ausgebildet. Eine solche bauchartige, bevorzugt stufenlose und vorzugsweise auch symmetrische Ausgestaltung des Einpressbereiches sorgt für ein aufwandsarmes Einpressen des Einpressbereiches in die Aussparung und dennoch auch für eine zuverlässige Verbindung und Kontaktierung.Preferably, opposing outer surfaces of the press-in region, in particular of the two legs, are curved in an arched manner. Such a bulbous, preferably stepless and preferably also symmetrical configuration of the press-fit region ensures that the press-fit region is pressed into the recess with little effort, and nevertheless also for reliable connection and contacting.
Der zweite Verbindungsbereich der Verbindungseinheit weist bevorzugt eine Vielzahl von, insbesondere parallel zueinander angeordneten, Kontaktelementen mit jeweils einem genannten Einpressbereich auf, welche jeweils mit einer separaten elektrischen Leitung der Wickelfeder elektrisch gekoppelt werden können. Für jede elektrische Leitung der Wickelfeder ist somit ein separates Kontaktelement mit einem Einpressbereich bereitgestellt, so dass alle Leitungen der Wickelfeder gleichzeitig an die Leiterplatte angebunden werden können. Die Verbindung der Wickelfeder mit der Leiterplatte erfolgt somit in einem einzigen Schritt durch gleichzeitiges Einpressen der Kontaktelemente in die jeweiligen Aussparungen in der Leiterplatte.The second connection region of the connection unit preferably has a multiplicity of contact elements, in each case arranged parallel to one another, each having a press-in region, which can each be electrically coupled to a separate electrical line of the coil spring. For each electrical line of the coil spring, a separate contact element is thus provided with a press-fit region, so that all lines of the coil spring can be connected simultaneously to the circuit board. The connection of the coil spring with the circuit board is thus carried out in a single step by simultaneous pressing of the contact elements in the respective recesses in the circuit board.
Liegen die Kontaktelemente in einer gemeinsamen Ebene, so kann die Verbindungseinheit besonders flach aufgebaut werden. Eine solche Verbindungseinheit beansprucht dann besonders wenig Bauraum in Richtung senkrecht zur Ebene der Kontaktelemente und somit senkrecht zur Fläche der Wickelfeder.If the contact elements lie in a common plane, then the connection unit can be constructed particularly flat. Such a connection unit then takes up very little space in the direction perpendicular to the plane of the contact elements and thus perpendicular to the surface of the coil spring.
Der erste Verbindungsbereich der Verbindungseinheit kann mit der Wickelfeder verbunden werden. Zu diesem Zweck weist der erste Verbindungsbereich vorzugsweise eine Tasche auf, in welche ein freies Ende der Wickelfeder aufgenommen werden kann. Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Kontaktelementen einerseits und den elektrischen Leitungen der Wickelfeder andererseits erfolgt beispielsweise durch Schweißen und/oder durch Klemmen und/oder mittels einer Pressverbindung und/oder durch Löten.The first connection region of the connection unit can be connected to the clock spring. For this purpose, the first connection region preferably has a pocket into which a free end of the coil spring can be received. The electrical connection between the individual contact elements on the one hand and the electrical leads of the coil spring on the other hand, for example, by welding and / or by clamping and / or by means of a press connection and / or by soldering.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Verbindungsvorrichtung für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Lenkrad, umfassend eine Wickelfeder, eine Leiterplatte und eine erfindungsgemäße Verbindungseinheit. Der erste Verbindungsbereich der Verbindungseinheit ist mit der Wickelfeder verbunden, und der zweite Verbindungsbereich der Verbindungseinheit ist mit der Leiterplatte verbunden. Hierbei ist der Einpressbereich des Kontaktelements in die Aussparung der Leiterplatte eingepresst. The invention also relates to a connecting device for a movable component of a motor vehicle, in particular for a steering wheel, comprising a coil spring, a printed circuit board and a connecting unit according to the invention. The first connection region of the connection unit is connected to the clock spring, and the second connection region of the connection unit is connected to the circuit board. Here, the press-in area of the contact element is pressed into the recess of the printed circuit board.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung. Die Wickelfeder kann dabei in ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs integriert sein.An inventive motor vehicle, in particular a passenger car, comprises a connecting device according to the invention. The clock spring can be integrated in a steering wheel of the motor vehicle.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Verbinden einer flachen Wickelfeder für eine Komponente eines Kraftfahrzeugs einerseits mit einer Leiterplatte andererseits mithilfe einer Verbindungseinheit, wobei ein erster Verbindungsbereich der Verbindungseinheit mit der Wickelfeder und ein zweiter Verbindungsbereich mit der Leiterplatte verbunden werden. Der zweite Verbindungsbereich hat zumindest ein stiftförmiges Kontaktelement mit einem Einpressbereich, welcher in eine Aussparung der Leiterplatte eingepresst wird und hierbei eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit der Leiterplatte herstellt.An inventive method is used to connect a flat coil spring for a component of a motor vehicle on the one hand to a printed circuit board on the other hand using a connection unit, wherein a first connection region of the connection unit with the coil spring and a second connection region are connected to the circuit board. The second connection region has at least one pin-shaped contact element with a press-in region, which is pressed into a recess of the printed circuit board and in this case produces a frictional and positive connection with the printed circuit board.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Verbindungseinheit vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung, für das Kraftfahrzeug und für das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments presented with reference to the connection unit according to the invention and their advantages apply correspondingly to the device according to the invention, to the motor vehicle and to the method according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be described with reference to a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Eine in
Zur Verbindung der elektrischen Leitungen der Wickelfeder
Der zweite Verbindungsbereich
Die Kontaktelemente
In
Die Einpressbereiche
In einem geringen Abstand zum Einpressbereich
Die beiden Schenkel
Jeder Einpressbereich
Die Verbindungseinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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