EP0893855B1 - Kabelanschluss an einem elektromechanischen Bauelement - Google Patents

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EP0893855B1
EP0893855B1 EP98107090A EP98107090A EP0893855B1 EP 0893855 B1 EP0893855 B1 EP 0893855B1 EP 98107090 A EP98107090 A EP 98107090A EP 98107090 A EP98107090 A EP 98107090A EP 0893855 B1 EP0893855 B1 EP 0893855B1
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Ulrich Schoor
Dieter Kienzler
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/6608—Structural association with built-in electrical component with built-in single component

Definitions

  • the insulation plate 7 also serves as a damping for those caused by the stretching or compressing movement Vibrations and isolates each one at the same time Cable 4 against the housing 2.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kabelanschluss für ein elektromechanisches Bauelement, insbesondere ein Bauelement, das im Bereich der Verbindungsstelle des Kabels am Bauelement Bewegungen, Dehnungen oder Stauchungen ausführt, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist beispielsweise bei einem Piezo-Bauelement bekannt, dass beim Ändern einer elektrischen Spannung an Elektroden über Kontakte an den Seitenflächen das Piezo-Bauelement Dehnungen oder Stauchungen auch quer zu den Spannungsanschlusskontakten ausgeführt werden. Hierdurch kann dieses Piezo-Bauelement als Aktor für Schalt- oder sonstige mechanischen Vorgänge herangezogen werden.
In herkömmlicher Weise wird das Kabel für die Zuleitung der Spannung rechtwinklig auf die entsprechende Seitenfläche des Piezo-Bauelementes geführt und dort mit Weichlot umgeben oder leitend verklebt. Von hier wird das Anschlusskabel flexibel an einen äußeren Anschlusspunkt weggeführt. Im Bereich dieser relativ steifen Verbindungsstelle am Piezo-Bauelement entstehen bei einer durch die Dehnung und Stauchung verursachten Schwingung mechanische Belastungen an der Verbindungsstelle, die zu einem Bruch des Kabels führen können.
US-A-5 076 241 beschreibt einen Kabelanschluss nach dem Obergegriff des Anspruchs 1, wobei die Kabel tangential an das Bauelement herangeführt und Verbunden sind.
Vorteile der Erfindung
Ein Kabelanschluss für ein elektromechanisches Bauelement der eingangs beschriebenen Art ist mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs dadurch vorteilhaft, dass ein flexiblerer Anschluss des Kabels am Bauelement, gegebenenfalls auch zum Toleranzausgleich, erreicht werden kann.
Da im Anschlusskabel, beispielsweise bei einem Piezo-Aktor als Bauelement, hohe Ströme im Bereich von 60 A in Intervallen von 200 µs fließen können, ist es hier bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 besonders vorteilhaft, dass durch die Parallelführung sich die Induktionen aufheben und dadurch die Anordnung unter EMV-Gesichtspunkten optimiert werden kann.
Auch bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 ergibt sich eine vorteilhafte Kabelführung, da die Verbindungsstellen der Kabel mit dem Bauelement platzsparend in eine Ecke an aneinander angrenzende Seiten des Bauelements gelegt werden können.
Um eine besonders elastische Kabelführung zu erhalten, wird das relativ dünne und gegebenenfalls hochflexible Kabel auf einfache Weise durch ein Gehäuse für das Bauelement hindurch an eine tangential am Gehäuse anliegende Isolationsplatte geführt und dort an Anschlusspunkten angelötet oder auch in vorteilhafter Weise angeklemmt oder angecrimpt. Von hier aus kann ein dickeres und steiferes Kabel als Anschlussleitung zu weiteren elektrischen Steuer- oder Regelgeräten geführt werden. Die Isolationsplatte dient somit in vorteilhafter Weise als Kabelführung, als Kabelisolation, zur Schwingungsdämpfung sowie als Träger für Verbindungselemente (Klemmen, Lötplatten etc.) und als Zugentlastung für das flexible Kabel am Bauelement.
Durch die tangentiale Zuführung des jeweiligen Kabels an die sich quer zur Dehnungs- oder Stauchungsrichtung des Bauelementes erstreckende Verbindungsstelle am Bauelement (Löt- oder Klebeverbindung) kann ein behindernder Einfluss auf die Dehnungen des Bauelementes minimiert werden. Die Montage des Kabels ist hier gegenüber einer rechtwinkligen, radialen Zuführung wesentlich erleichtert. Dies trifft selbst für eine Montage im wenig oder nicht bewegten Fußbereich, d.h. im Bereich des mechanischen Haltepunktes des Bauelements, zu, da hier ein geringer Bauraum sowohl direkt am Bauelement als auch für die Drahtzuführung im Anschlussbereich oder am Gehäuse für das Bauelement außen benötigt wird.
Die Verbindungsstelle mit der Draht- oder Kabelkontaktierung am Piezo-Aktor als Bauelement kann in vorteilhafter Weise auch über die volle Breite des Bauelements erfolgen, wodurch eine kurze Baulänge bei kleinen Stromdichten ermöglicht ist und relativ geringe Zugspannungen von au- , ßen an den Piezo-Aktor eingeleitet werden.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kabelanschlusses für ein elektromechanisches Bauelement werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 eine Prinzipansicht eines Piezo-Aktors als elektromechanisches Bauelement mit einem elektrischen Kabelanschluss;
  • Figur 2 eine Kabelführung am Piezo-Aktor nach Figur 1 mit jeweils einer Kabelschleife;
  • Figuren 3 und 4 ein gegenüber den Figuren 1 und 2 durch eine andere Ausbildung einer Isolationsplatte jeweils geändertes Ausführungsbeispiel;
  • Figuren 5 und 6 Ausführungsbeispiele mit jeweils um 45° geneigt zugeführte Kabel;
  • Figuren 7 und 8 jeweils Kabelbefestigungen am Fußpunkt des Piezo-Aktors und
  • Figur 9 eine andere konstruktive Ausführungsform des Anschlusspunktes für das Kabel.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist als Bauelement ein Piezo-Aktor 1 für Einspritzventile an einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug in einem geschnitten gezeigten Gehäuse 2 so geführt, dass er Dehnungs- oder Stauchbewegungen ausführen kann. An zwei Verbindungsstellen 3 (hier nur eine sichtbar) wird jeweils ein dünnes hochflexibles, weitgehend isoliertes Kabel 4, beispielsweise über eine Weichlötung befestigt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den Kabeln 4 führt der Piezo-Aktor 1 Dehnungs- oder Stauchbewegungen gemäß einem Pfeil 5 aus.
    Das Gehäuse 2 weist als Kabeldurchführungen 6 längliche Ausnehmungen auf, durch die die Kabel 4 und gegebenenfalls weitere Kabel nach außen geführt sind, wobei sich die Kabeldurchführungen 6 in der Richtung 5 der Dehnungsoder Stauchbewegung des Piezo-Aktors 1 erstrecken. Außen am Gehäuse 2 ist eine Isolationsplatte 7 fest angebracht, die ebenfalls die entsprechenden Kabeldurchführungen 6 aufweist und an der über Anschlusspunkte 8 die Kabel 4 zur Zugentlastung angeschlossen werden können. Von den Anschlusspunkten 8 können dickere, steifere Kabel 9 zu weiteren elektrischen Steuer- oder Regelgeräten geführt werden.
    In der Darstellung nach Figur 2 sind die Kabel 4 parallel in einer Schleife 10 geführt, so dass die Dehnungs- oder Stauchbewegung gemäß dem Pfeil 5 auf einfache Weise elastisch aufgefangen werden können und gleichzeitig ein induktionsarmer Aufbau gewährleistet ist. Anstatt einer Schleife 10 können hier auch mehrere Schleifen 10 oder Windungen angebracht werden. Durch ein entgegengesetztes Feld, bedingt durch den Stromfluss und den Windungssinn, kann das in den beiden Schleifen 10 entstehende magnetische Feld nach außen kompensiert werden.
    Die Isolationsplatte 7 dient hier auch als Dämpfung für die durch die Dehnungs- oder Stauchbewegung hervorgerufenen Schwingungen und isoliert gleichzeitig das jeweilige Kabel 4 gegen das Gehäuse 2.
    In Figur 3 ist eine Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 gezeigt, bei der die Isolationsplatte 7 mit Isolierzapfen 7a bis in den Raum für den Piezo-Aktor 1 geführt sind. Hierdurch kann eine Isolation des Kabels 4 im Bereich der Kabeldurchführungen 6 auch für ein hier selbst nicht isoliertes Kabel 4 und eine verbesserte Schwingungsdämpfung erreicht werden. Figur 4 zeigt in vergleichbarer Weise eine Abänderung der Darstellung nach Figur 2 mit einer mit Isolierzapfen 7a heruntergezogenen Isolationsplatte 7.
    Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 5 werden die Kabel 4 an aneinander angrenzende Seiten des Bauelements 1 geführt. Die Kabeldurchführungen 6 kreuzen sich hierbei in einem Winkel von ca. 90°, wobei sie jedoch in einer, in Bewegungsrichtung des Bauelements 1 leicht versetzten Ebene angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel nach Figur 6 zeigt auch hier wieder eine mit Isoliererweiterungen 7a heruntergezogen Isolationsplatte 7, wobei hier auf die Erläuterungen zu den Figuren 3 und 4 verwiesen wird. Bei dieser Ausführung kann die Isolationsplatte 7 auch durchgehend mit den Isoliererweiterungen 7a ausgeführt werden, wobei mit einer in 90° abgewinkelten Erweiterung 7a (gestrichelte Linie in Figur 6) eine bessere Fixierung der Isolationsplatte 7 erreichbar ist.
    Die Verbindungsstellen 3 der Kabel 4 können nach Figur 7 oder 8 darüber hinaus auch im, in den Figuren 1 und 2 verdeckten, Fußbereich des Bauelements 1 an einer feststehenden Auflage angeordnet sein. Am Fußbereich ist das Bauelement 1 mechanisch gehalten und führt von diesem Bereich die gleichen Dehnungen aus, aber die absoluten Bewegungen sind durch die geringere Länge noch relativ gering und verursachen damit die kleinsten Zugspannungen an der jeweiligen Verbindungsstelle 3. Der Fußbereich kann überdies auch vollkommen dehnungsfrei ausgeführt werden.
    In Figur 9 ist eine Variante des jeweiligen Anschlusspunktes 8 gezeigt, die einen Lötstützpunkt zeigt, der formschlüssig in die Isolationsplatte 7 eingeklebt oder an dieser umgossen ist. Hierbei wird von unten das gegebenenfalls nicht isolierte Kabel 4 und am anderen Ende das steifere Kabel 9 für den weiterführenden externen Anschluss angelötet.

    Claims (11)

    1. Kabelanschluss für ein elektromechanisches Bauelement, bei dem,
      das Bauelement (1) im Bereich der Anschlussführung Bewegungen, Dehnungen, oder Stauchungen ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) des Kabelanschlusses jeweils tangential und quer zur Richtung (5) der Bewegung, Dehnung oder Stauchung an eine der Seiten des Bauelementes (1) flexibel herangeführt sind und jeweils an einer ebenfalls tangential und quer zur Richtung (5) der Bewegung, Dehnung oder Stauchung sich erstreckenden Verbindungsstelle (3) mit dem Bauelement (1) kontaktiert sind.
    2. Kabelanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) eines im wesentlichen parallel geführten Kabelpaares tangential an gegenüberliegende Seiten des Bauelementes (1) herangeführt sind.
    3. Kabelanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) tangential an aneinander angrenzende Seiten des Bauelementes (1) herangeführt sind.
    4. Kabelanschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) sich im Anschlussbereich oder im Bereich einer Kabeldurchführungen auf einer in Bewegungsrichtung (5) des Bauelementes (1) leicht versetzten Ebene kreuzen.
    5. Kabelanschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) jeweils in einer Schleife (10) von der jeweiligen Verbindungsstelle (3) zu einer Kabeldurchführung (6) in einem Gehäuse (2) für das Bauelement (1) geführt sind.
    6. Kabelanschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabel (4) jeweils in mehreren Schleifen (10) oder Windungen an die jeweilige Verbindungsstelle (3) geführt sind.
    7. Kabelanschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabeldurchführungen (6) der Kabel (4) in Richtung (5) der Bewegung, Dehnung oder Stauchung des Bauelements (1) länglich gestreckt sind.
    8. Kabelanschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      sich die jeweiligen Verbindungsstellen (3) im Fußbereich des Bauelements (1) befinden.
    9. Kabelanschluss nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Kabeldurchführungen (6) auch durch eine außen am Gehäuse (2) angefügte Isolationsplatte (7) geführt sind, wobei die Isolationsplatte (7) feste Anschlusspunkte (8) für die Zugentlastung der flexiblen Kabel (4) und zum elektrischen Anschluss weiterzuführender Kabel (9) aufweist.
    10. Kabelanschluss nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
      die Isolationsplatte (7) mit durch die Kabeldurchführungen (6) gezogenen Isoliererweiterungen oder -zapfen (7a) versehen ist.
    11. Kabelanschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
      das Bauelement (1) ein Piezo-Aktor für Einspritzventile an einem Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug ist, der unter der Einwirkung einer elektrischen Spannung an den Verbindungsstellen (3) eine Dehnung- oder Stauchung ausführt.
    EP98107090A 1997-07-25 1998-04-18 Kabelanschluss an einem elektromechanischen Bauelement Expired - Lifetime EP0893855B1 (de)

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    DE19732000 1997-07-25
    DE19732000A DE19732000A1 (de) 1997-07-25 1997-07-25 Kabelanschluß an einem elektromechanischen Bauelement

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    Publication Number Publication Date
    EP0893855A2 EP0893855A2 (de) 1999-01-27
    EP0893855A3 EP0893855A3 (de) 2000-07-12
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    DE59811666D1 (de) 2004-08-19
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