DE10253853A1

DE10253853A1 - Verfahren zur Erdung eines Elektronikkreises an einem Magnesiumbalken

Info

Publication number: DE10253853A1
Application number: DE10253853A
Authority: DE
Inventors: Daniel Kline; Hong Zhou; Karen Lee Chiles; Lawrence Leroy Kneisel; Mohan R Paruchuri; Puqiang Zhang
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: US6611429B2; US20030095383A1; GB2382475A; DE10253853B4; GB2382475B; GB0224256D0

Abstract

Die Erfindung ist allgemein auf die direkte Erdung einer elektrischen Verbindung an einem Magnesiumquerbauteil eines Motorfahrzeugs gerichtet. Um eine ordnungsgemäße Erdung herbeizuführen, ist das Querbauteil mit einem Kupferanschlussteil ausgestattet. Das Anschlussteil definiert eine erste Öffnung. Ein elektrischer Kreis ist vorzugsweise auf einem Plastiksubstrat ausgebildet, wobei das Substrat eine zweite Öffnung definiert. Das Substrat ist auf der Oberseite des Querbauteils so angeordnet, dass die erste Öffnung und die zweite Öffnung miteinander fluchten. Durch die erste Öffnung wird ein Befestigungsmittel, wie z. B. Schrauben, zur zweiten Öffnung geführt, so dass das Substrat am Querbauteil befestigt ist. Um eine Bewegung des Substrats relativ zum Querbauteil zu verhindern, ist die zweite Öffnung mit einer Scheibe ausgestattet.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erdung eines elektrischen Kreises an einer Balkenstruktur. In speziellerem Sinne betrifft das Verfahren eine ständige Verbindung zwischen einem elektrischen Kreis und einem Querbauteil in einem Motorfahrzeug.

Hintergrund der Erfindung

In einem heutigen Motorfahrzeug ist Integration zwischen verschiedenen Bauteilen eines Motorfahrzeugs erwünscht.

Im Stand der Technik sind Verfahren entwickelt worden, nach denen solche Elektronikschaltkreise direkt am Querbauteil eines Motorfahrzeugs befestigt wurden. Derartige Befestigungsverfahren liefern jedoch für die elektrischen Kreise keinerlei Erdung, die für das ordnungsgemäße Funktionieren dieser Kreise erforderlich ist. Außerdem ist die hergestellte elektrische Verbindung wegen des Fehlens einer metallurgischen Bindung zwischen dem Kreis und dem Querbauteil nicht kontinuierlich.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Entsprechend der Vorzugsausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Strukturbauteil aus einem Magnesiummetall geformt. Ein Anschlussteil ist vorzugsweise mit einer Fläche an der Oberseite des Strukturbauteils verbunden. Ein elektrischer Kreis ist vorzugsweise auf einem Plastiksubstrat ausgebildet. Das Substrat ist an der Oberseite des Strukturbauteils angeordnet. Die Befestigung des Substrats am Anschlussteil erfolgt mit einem Befestigungselement derart, dass zwischen dem Substrat und dem Strukturbauteil eine elektrische Verbindung hergestellt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Erläuterung und den zugehörigen Zeichnungen hervor:
Fig. 1 eine Vorderansicht der Armaturentafel, wie sie entsprechend den Lehrsätzen dieser Erfindung in ein Fahrzeug eingebaut ist;
Fig. 2 eine Explosivdarstellung des Magnesiumbalkens mit dem Kupferverbindungselement.

Ausführliche Beschreibung der Vorzugsausgestaltung

Die folgende Beschreibung der Vorzugsausgestaltung ist lediglich exemplarischer Natur und keineswegs dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungsfälle zu beschränken.
Bezug nehmend insbesondere auf Figure 1 wird eine Armaturentafel mit den erfindungsgemäßen Merkmalen entsprechend den Lehren dieser Erfindung durch die Bezugsnummer 10 bezeichnet.
Die Armaturentafel 10 ist im Inneren eines Motorfahrzeugs installiert und enthält ein Strukturbauteil 12. Das Strukturbauteil 12 besteht aus einem Querbauteil 14 und einem Stützbauteil 16. Das Querbauteil 14 erstreckt sich horizontal quer durch das Innere des Fahrzeugs. Das Querbauteil 14 erstreckt sich von einer Säule 18 bis zu einer anderen Säule 18. Außerdem hat das Querbauteil 14 eine Öffnung 17 zur Aufnahme der Lenksäule. Alternativ kann das Querbauteil 14 weitere Präge- oder Stanzformungen zur Anbringung verschiedener Komponenten, wie eines Handschuhfachs, eines Radiosystems, einer Anzeige für die Steuerung der Klimaanlage, eines Beifahrerairbags usw., enthalten.
Das Strukturbauteil 12 bildet das Grundbauteil der Armaturentafel 10 und ist mit Schaum oder Kunststoff verkleidet, um der Armaturentafel 10 ein ansprechendes Aussehen zu geben. Das erfindungsgemäße Querbauteil 14 ist aus einem Magnesiummetall oder alternativ einer Magnesiumlegierung geformt. Die Armaturentafel 10 ist eine integrierte Armaturentafel, die normalerweise mindestens einen elektrischen Kreis 20 aufweist, der die Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten innerhalb der Armaturentafel 10 ermöglicht. Beispielsweise kann eine elektrische Verbindung für eine Tonabspielanlage und die entsprechende Anzeige auf einem LCD-Schirm in einem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
Eine Anzahl dieser elektrischen/elektronischen Verbindungen benötigen zur ordnungsgemäßen Ausführung ihrer Funktion Erdung, und das Strukturbauteil 12 dient dazu, den elektrischen Kreis 20 zu erden. Bezug nehmend insbesondere auf Figure 2 ist entsprechend den Lehren der Vorzugsausgestaltung dieser Erfindung die obere Oberfläche 24 des Querbauteils 14 mit einem Anschlussteil 22 versehen. Vorzugsweise ist das Anschlussteil 22 an das Querbauteil 14 angeschweißt, so dass zwischen dem Anschlussteil 22 und der oberen Oberfläche 24 eine metallurgische Bindung hergestellt wird. Alternativ können andere Verfahren zur Befestigung des Anschlussteils 22 am Querbauteil 14 verwendet werden. Vorzugsweise wird das Anschlussteil 22 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Alternativ kann das Anschlussteil 22 aus Magnesium, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt werden.
Das Anschlussteil 22 ist mit einer ersten Öffnung 26 versehen, die durch das Querbauteil 14 hindurchführt. Wie gezeigt, ist auf einer oberen Fläche 30 eines Substrats 32 ein zuvor festgelegter Schaltkreis 28 ausgebildet. Vorzugsweise wird der Schaltkreis 28 aus Kupfer oder Kupferlegierungen hergestellt. Das Substrat 32 ist vorzugsweise ein Plastik- Substrat oder ein glasverstärktes Substrat. Zur Formung des Substrats 32 können alternativ andere Materialien verwendet werden. Das Substrat 32 definiert eine zweite Öffnung 34. Das Substrat 32 ist über der oberen Oberfläche 24 des Querbauteils 14 so angeordnet, dass eine zur oberen Fläche 30 entgegengesetzt liegende untere Fläche 31 in Berührung mit dem Querbauteil 14 ist. Das Substrat 32 ist an der Oberseite des Querbauteils 14 derart befestigt, dass die erste Öffnung 26 und die zweite Öffnung 34 miteinander fluchten.
Das Substrat 32 ist am Querbauteil 14 mithilfe eines Befestigungselements 40 befestigt. Obgleich eine Verschraubung in der Zeichnung gezeigt und beschrieben wird, gilt als einbegriffen, dass Befestigungselemente nicht auf diese Form beschränkt sind. Zur Befestigung des Substrats 32 am Querbauteil 14 wird vorzugsweise eine Schraube 40 benutzt. Die Schraube 40 wird durch die erste Öffnung 26 zur zweiten Öffnung 34 eingeführt. Durch diese Anordnung wird Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und den Leiterzügen des Schaltkreises 28 auf dem Substrat 32 herbeigeführt. Die Schraube 40 ist vorzugsweise aus Zinn, Zink oder Legierungen von Zinn und Zink gefertigt.
Um Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und dem auf dem Substrat 32 aufgezeichneten Schaltkreis 28 herbeizuführen, ist an der zweiten Öffnung 34 eine Scheibe 36vorgesehen. Die Scheibe 36 erhält das zur Verhinderung von Unterbrechungen des elektrischen Kontakts erforderliche Moment an der Berührungsfläche zwischen der Schraube 40 und dem Schaltkreis 28 aufrecht. Die Scheibe gewährleistet auch den ununterbrochenen Kontakt zwischen dem Schaltkreis 28 und dem Querbauteil 14. Die Scheibe 36 ist vorzugsweise eine Kreuz- oder Zahnscheibe. Alternativ können andere Scheibenarten verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, eine die erste Öffnung 26 umgebende Scheibe 36 vorzusehen. Vorzugsweise ist die Scheibe 36 aus Kupfer, Zinn, Zink oder einer Legierung von Kupfer, Zinn oder Zink gefertigt. Die Scheibe 36 verhindert in hohem Maße die Verlagerung der Schraube 40 relativ zum Substrat 32 und zum Querbauteil 14. Durch diese Anordnung wird Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und dem Schaltkreis 28 auf dem Substrat 32 herbeigeführt.
Die Erfindung kann auch einen zwischen der oberen Oberfläche 24 des Querbauteils 14 und der unteren Fläche 31 des Substrats 32 angeordneten Wärmeableiter 42 enthalten. Vorzugsweise definiert der Wärmeableiter 42 eine dritte Öffnung 44. Die dritte Öffnung 44 ist so angeordnet, dass sie mit der ersten Öffnung 26 und der zweiten Öffnung 34 fluchtet. Um den Kontakt zwischen der Oberfläche des Wärmeableiters 42 und des Anschlussteils 22 zu verringern, hat die dritte Öffnung 44 einen größeren Durchmesser als die zweite Öffnung 34, so dass zwischen dem Anschlussteil 22 und der Oberfläche des Wärmeableiters 42 keine Berührung stattfindet. Alternativ kann die dritte Öffnung 44 auch dasselbe Maß wie die erste Öffnung 26 und die zweite Öffnung 34 haben. Vorzugsweise ist der Wärmeableiter 42 aus Aluminium gefertigt. Alternativ können andere Materialien verwendet werden.
Die oben geschilderte Anordnung sorgt für eine ordnungsgemäße Erdung des Schaltkreises 28 am Querbauteil 14. Diese Verbindung gewährleistet die richtige Funktion des elektrischen Kreises 20. Zusätzlich schafft die Bildung einer metallurgischen Bindung zwischen Anschlussteil 22 und Querbauteil 14 eine zuverlässigere Verbindung zwischen dem Schaltkreis 28 und dem Querbauteil 14.
Wie jede mit dem Fach vertraute Person aus der voranstehenden Beschreibung, aus den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmen kann, können Modifikationen und Veränderungen der Vorzugsausgestaltung der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass der Geltungsbereich der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, verlassen wird.

Claims

1. Ein System für ein Motorfahrzeug, wobei das System besteht aus:
einem Strukturbauteil;
einem Anschlussteil, das mit dem Strukturbauteil verbunden ist;
einem Substrat mit einem elektrischen Kreis und
einem Befestigungselement, das das Anschlussteil und das Substrat in solcher Weise verbindet, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Substrat und dem Strukturbauteil geschaffen wird.

2. Das System nach Anspruch 1, des Weiteren bestehend aus einem Wärmeableiter zwischen dem Strukturbauteil und dem Substrat.

3. Das System nach Anspruch 2, wobei der Wärmeableiter aus Aluminium gefertigt ist.

4. Das System nach Anspruch 1, wobei das Anschlussteil aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Kupfer, Kupferlegierungen, Magnesium, Aluminium oder Aluminiumlegierungen umfasst.

5. Das System nach Anspruch 1, wobei das Strukturbauteil ein aus Magnesium bestehendes Querbauteil ist.

6. Ein Verfahren zur Erdung eines Elektronikschaltkreises an einem Strukturbauteil in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst:
Anschweißen eines Anschlussteils an ein Strukturbauteil, wobei das Anschlussteil eine erste Öffnung definiert;
Bereitstellen eines Substrats mit einem Elektronikschaltkreis, wobei das Substrat eine zweite Öffnung definiert;
Anordnen des Substrats an der Oberseite des Strukturbauteils;
Ausrichten der ersten Öffnung mit der zweiten Öffnung;
Einführen eines Befestigungselements durch die erste Öffnung zur zweiten Öffnung;
Verbinden des Substrats mit dem Strukturbauteil und
Schaffen eines elektrischen Kontakts zwischen dem Substrat und dem Strukturbauteil.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend:
Anordnen eines Wärmeableiters zwischen dem Strukturbauteil und dem Substrat, wobei der Wärmeableiter eine dritte Öffnung definiert und Ausrichten der dritten Öffnung mit der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung.