EP0989291B1 - Einrichtung zur Kontaktierung einer Platine - Google Patents

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EP0989291B1
EP0989291B1 EP99118492A EP99118492A EP0989291B1 EP 0989291 B1 EP0989291 B1 EP 0989291B1 EP 99118492 A EP99118492 A EP 99118492A EP 99118492 A EP99118492 A EP 99118492A EP 0989291 B1 EP0989291 B1 EP 0989291B1
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EP
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circuit board
contacts
holding part
board
spring element
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Günther BENDER
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0294—Throttle control device with provisions for actuating electric or electronic sensors

Definitions

  • the invention relates to a device for contacting a circuit board electronic control device of an actuator, in particular a throttle valve an internal combustion engine of a motor vehicle, the control device and the actuator form a structural unit, with on a first Board arranged contacts and connected to a second board, contacts conductively connected to the contacts of the first circuit board.
  • Throttle valves used are usually one or more electronic circuit boards Control device arranged in a pot-shaped housing.
  • the housing is in one piece with a throttle body that supports the throttle valve manufactured and is closed by a lid.
  • the throttle body has a flange for direct screwing to the internal combustion engine.
  • connection contacts for the vehicle electrical system and for Signal lines arranged. This makes the throttle body with all components required to regulate the output, such as the circuit boards and the Lid with the connection contacts very compact.
  • the circuit boards and the connection contacts of the cover are on their contacts electrically contacted with each other and with a servomotor for the throttle valve. Because the contacting in particular in the throttle body the printed circuit boards withstand high temperatures and vibrations the contacts are usually connected to each other by laser welding. However, laser welding is very complex and leads to a very high level costly assembly of the throttle body.
  • the invention is based on the problem of a device of the type mentioned Art to design so that the electrical connection of the contacts designed as inexpensively as possible and that the connection then high Withstands temperatures and vibrations particularly reliably.
  • the circuit board is contacted in an area in which there are no mechanical loads on the connection point. Therefore, vibrations do not cause the contacts to rub against each other and not to destroy them. Tolerances between the components and Relative movements of the components to each other are from the connecting lines balanced.
  • the contact device according to the invention thus has a particularly high reliability. As for the contact device according to the invention no solder joints are required, this is especially for use suitable for internal combustion engines of motor vehicles.
  • the pretensioning of the holding part could, for example, be one on the first Printed circuit board arranged bracket.
  • the holding part is an additional step when joining the boards together required.
  • the holding part is preloaded according to an advantageous method Further development of the invention without additional assembly effort when Assemble the boards when between the second board and the Holding part a spring element for biasing the holding part against the first Circuit board is arranged.
  • the device according to the invention is particularly cost-effective, if the elastic connecting cables are printed on a foil Conductor tracks are formed.
  • the manufacture of the holding part as a separate component only leads to an insignificant one Increasing the manufacturing costs of the device according to the invention, if the holding part and the second board are made of the same plastic and with each other via a thin bridge in relation to their material thickness are connected.
  • the web can optionally be used as a predetermined breaking point between the second board and the holding part serve, or elastically, a relative movement the components are designed to enable each other.
  • a relative movement of the holding part with respect to the first board can be according to another advantageous development of the invention, simply avoid if the holding part guide pin and the first component the guide pin has corresponding holes.
  • the holding part is according to another advantageous development of the invention reliably biased against the first board when the second board has a guide element for the spring element.
  • the device according to the invention is structurally particularly simple, if the spring element is a helical spring and the guide element is a sleeve is.
  • the contacts could each be designed as contact plates, for example his. Opposing contact plates could be used for contacting pretension vertically against each other.
  • this design requires very high preload forces to avoid friction between the contacts and a particularly precise guidance of the holding part with respect to the first Circuit board. Friction between the contacts would result in destruction of the electrically conductive connection. A friction between the contacts
  • the contacts of the second board are pin-shaped and the contacts of the first board against the contacts of the second board are biased.
  • the side preload can be very simple by appropriate shaping of the contacts of the first board respectively.
  • FIG. 1 shows a throttle valve connector 1 with a load adjusting device 2.
  • the load adjustment device 2 has a channel 3 penetrating Control shaft 4.
  • On the control shaft 4 is one for controlling a free cross-sectional area of the channel 3 serving throttle valve 5 attached.
  • the control shaft 4 is of a in a cup-shaped housing 6 of the throttle body 1 arranged actuator 7 pivoted. Furthermore is in the housing 6 a control device 8 for controlling an electric motor, not shown arranged.
  • the actuator 7 can be driven with the electric motor and thus pivot the control shaft 4.
  • the cup-shaped housing 6 of the throttle valve connector 1 is closed by a cover 9.
  • the throttle valve connector 1 has two bearings 10, 11 for the actuating shaft 4 on. At the end of the control shaft 4 opposite the control gear 7 a control lever 12 attached. To the bearing 11 of this end of the control shaft 4th an emergency running spring 13 and a return spring 14 are arranged concentrically. The return spring 14 and the emergency running spring 13 are each in the form of leg springs designed and arranged in a shaft-like housing 15. The housing 15 is closed by a cover 16.
  • the control device has two boards 17, 18 arranged one above the other the cover 9, a socket 19 is arranged with which the control device 8 to a vehicle electrical system, not shown, for the power supply and / or for data exchange (for example via a CAN bus) is connected.
  • the two boards 17, 18 are with an inventive Device 23 electrically connected to each other.
  • a holding part 20 is arranged between the two Boards 17, 18, a holding part 20 is arranged.
  • the holding part 20 is one spring element 21 designed as a helical spring against upper board 18 biased and is with elastic connecting lines 22 to the lower board 17 connected.
  • the device 23 according to the invention is greatly enlarged in one Partial section through the holding part 20 and a partial area of the upper board 18 shown.
  • the electrical connection lines 22 are up to on the holding part 20 arranged contacts 24 out.
  • the contacts 24 of the holding part 20 are connected to contacts 25 of the upper board 18.
  • Figure 2 shows that the spring element 21 by a as Sleeve trained guide element 26 is guided vertically.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kontaktierung einer Platine einer elektronischen Steuereinrichtung eines Stellgliedes, insbesondere einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei die Steuereinrichtung und das Stellglied eine bauliche Einheit bilden, mit auf einer ersten Platine angeordneten Kontakten und mit an einer zweiten Platine angeschlossenen, mit den Kontakten der ersten Platine leitend verbundenen Kontakten.
Bei zur Regelung der Leistung der Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen eingesetzten Drosselklappen sind meist eine oder mehrere Platinen der elektronischen Steuereinrichtung in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist einteilig mit einem die Drosselklappe lagernden Drosselklappenstutzen gefertigt und wird von einem Deckel verschlossen. Der Drosselklappenstutzen hat einen Flansch zur unmittelbaren Verschraubung mit der Brennkraftmaschine. In dem Deckel sind Anschlußkontakte für das Bordnetz und für Signalleitungen angeordnet. Hierdurch ist der Drosselklappenstutzen mit allen zur Regelung der Leistung erforderlichen Bauteilen wie den Platinen und dem Deckel mit den Anschlußkontakten sehr kompakt aufgebaut.
Die Platinen und die Anschlußkontakte des Deckels werden an ihren Kontakten untereinander und mit einem Stellmotor für die Drosselklappe elektrisch kontaktiert. Da die Kontaktierung insbesondere bei den in dem Drosselklappenstutzen befestigten Platinen hohen Temperaturen und Vibrationen standhalten muß, werden die Kontakte meist durch Laserschweißen miteinander verbunden. Das Laserschweißen ist jedoch sehr aufwendig und führt zu einer sehr kostenintensiven Montage des Drosselklappenstutzens.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sich die elektrische Verbindung der Kontakte möglichst kostengünstig gestaltet und daß anschließend die Verbindung hohen Temperaturen und Vibrationen besonders zuverlässig standhält.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontakte des zweiten Platine auf einem Halteteil angeordnet sind, daß das Halteteil gegen die erste Platine vorgespannt ist und daß die zweite Platine über elastische Anschlußleitungen mit dem Halteteil verbunden ist.
Durch diese Gestaltung erfolgt die Kontaktierung der Platine in einem Bereich, in dem keine mechanischen Belastungen auf die Verbindungsstelle einwirken. Deshalb führen Vibrationen nicht zu einer Reibung der Kontakte aneinander und damit nicht zu deren Zerstörung. Toleranzen zwischen den Bauteilen und Relativbewegungen der Bauteile zueinander werden von den Anschlußleitungen ausgeglichen. Damit weist die erfindungsgemäße Kontakteinrichtung eine besonders hohe Zuverlässigkeit auf. Da für die erfindungsgemäße Kontakteinrichtung keine Lötstellen erforderlich sind, ist diese insbesondere für den Einsatz an Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen geeignet.
Die Vorspannung des Halteteils könnte beispielsweise mit einer an der ersten Platine angeordneten Klammer erfolgen. Zur Befestigung der Klammer an dem Halteteil ist jedoch beim Zusammenfügen der Platinen ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich. Die Vorspannung des Halteteils erfolgt gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne zusätzlichen Montageaufwand beim Zusammenfügen der Platinen, wenn zwischen der zweiten Platine und dem Halteteil ein Federelement zur Vorspannung des Halteteils gegen die erste Platine angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung gestaltet sich besonders kostengünstig, wenn die elastischen Anschlußleitungen von auf einer Folie aufgedruckten Leiterbahnen gebildet sind.
Die Fertigung des Halteteils als separates Bauteil führt nur zu einer unwesentlichen Erhöhung der Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Einrichtung, wenn das Halteteil und die zweite Platine aus demselben Kunststoff gefertigt und über einen im Verhältnis zu ihren Materialstärken dünnen Steg miteinander verbunden sind. Der Steg kann hierbei wahlweise als Sollbruchstelle zwischen der zweiten Platine und dem Halteteil dienen, oder elastisch, eine Relativbewegung der Bauteile zueinander ermöglichend gestaltet sein.
Eine Relativbewegung des Halteteils gegenüber der ersten Platine läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Halteteil Führungszapfen und das erste Bauteil den Führungszapfen entsprechende Bohrungen aufweist.
Das Halteteil wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig gegen die erste Platine vorgespannt, wenn die zweite Platine ein Führungselement für das Federelement hat.
Die erfindungsgemäße Einrichtung gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Federelement eine Wendelfeder und das Führungselement eine Hülse ist.
Die Kontakte könnten beispielsweise jeweils als Kontaktplättchen gestaltet sein. Zur Kontaktierung ließen sich einander gegenüberstehende Kontaktplättchen senkrecht gegeneinander vorspannen. Diese Gestaltung erfordert jedoch zur Vermeidung von Reibung zwischen den Kontakten sehr hohe Vorspannkräfte und eine besonders genaue Führung des Halteteils gegenüber der ersten Platine. Eine Reibung zwischen den Kontakten würde zu einer Zerstörung der elektrisch leitenden Verbindung führen. Eine Reibung zwischen den Kontakten läßt sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Kontakte der zweiten Platine stiftförmig und die Kontakte der ersten Platine seitlich gegen die Kontakte der zweiten Platine vorgespannt sind. Die seitliche Vorspannung kann sehr einfach durch eine entsprechende Formgebung der Kontakte der ersten Platine erfolgen.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1:
einen Drosselklappenstutzen mit einer Steuereinrichtung in einem Längsschnitt,
Figur 2:
eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung aus Figur 1.
Die Figur 1 zeigt einen Drosselklappenstutzen 1 mit einer Lastverstellvorrichtung 2. Die Lastverstellvorrichtung 2 hat eine einen Kanal 3 durchdringende Stellwelle 4. Auf der Stellwelle 4 ist eine zur Regelung einer freien Querschnittsfläche des Kanals 3 dienende Drosselklappe 5 befestigt. Die Stellwelle 4 wird von einem in einem topfförmigen Gehäuse 6 des Drosselklappenstutzens 1 angeordneten Stellgetriebe 7 verschwenkt. Weiterhin ist in dem Gehäuse 6 eine Steuereinrichtung 8 zur Ansteuerung eines nicht dargestellten Elektromotors angeordnet. Mit dem Elektromotor läßt sich das Stellgetriebe 7 antreiben und damit die Stellwelle 4 verschwenken. Das topfförmige Gehäuse 6 des Drosselklappenstutzens 1 wird von einem Deckel 9 verschlossen.
Der Drosselklappenstutzen 1 weist für die Stellwelle 4 zwei Lagerungen 10, 11 auf. An dem dem Stellgetriebe 7 gegenüberliegenden Ende der Stellwelle 4 ist ein Stellhebel 12 befestigt. Um die Lagerung 11 dieses Endes der Stellwelle 4 sind eine Notlauffeder 13 und eine Rückstellfeder 14 konzentrisch angeordnet. Die Rückstellfeder 14 und die Notlauffeder 13 sind jeweils als Schenkelfedern gestaltet und in einem schachtartigen Gehäuse 15 angeordnet. Das Gehäuse 15 ist von einem Deckel 16 verschlossen.
Die Steuereinrichtung hat zwei übereinander angeordnete Platinen 17, 18. In dem Deckel 9 ist eine Steckbuchse 19 angeordnet, mit der die Steuereinrichtung 8 an ein nicht dargestelltes Bordnetz des Kraftfahrzeuges zur Stromversorgung und/oder zum Datenaustausch (zum Beispiel über einen CAN-Bus) angeschlossen wird. Die beiden Platinen 17, 18 sind mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung 23 elektrisch miteinander verbunden. Zwischen den beiden Platinen 17, 18 ist ein Halteteil 20 angeordnet. Das Halteteil 20 wird von einem als Wendelfeder ausgebildeten Federelement 21 gegen die obere Platine 18 vorgespannt und ist mit elastischen Anschlußleitungen 22 mit der unteren Platine 17 verbunden.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Einrichtung 23 stark vergrößert in einem Teilschnitt durch das Halteteil 20 und einem Teilbereich der oberen Platine 18 dargestellt. Die elektrischen Anschlußleitungen 22 sind bis zu an dem Halteteil 20 angeordneten Kontakten 24 geführt. Die Kontakte 24 des Halteteils 20 sind mit Kontakten 25 der oberen Platine 18 verbunden. Hierbei sind die Kontakte 25 der oberen Platine 18 seitlich gegen die Kontakte 24 des Halteteils 20 vorgespannt. Weiterhin zeigt Figur 2, daß das Federelement 21 von einem als Hülse ausgebildeten Führungselement 26 vertikal geführt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich selbstverständlich auch die in Figur 1 dargestellte Steckbuchse 19 mit der Steuerelektronik 8 kontaktieren.
Bezugszeichenliste:
1.
Drosselklappenstutzen
2.
Lastverstellvorrichtung
3.
Kanal
4.
Stellwelle
5.
Drosselklappe
6.
Gehäuse
7.
Stellgetriebe
8.
Steuerelektronik
9.
Deckel
10.
Lagerung
11.
Lagerung
12.
Stellhebel
13.
Notlauffeder
14.
Rückstellfeder
15.
Gehäuse
16.
Deckel
17.
Platine
18.
Platine
19.
Steckbuchse
20.
Halteteil
21.
Federelement
22.
Anschlußleitung
23.
Einrichtung
24.
Kontakt
25.
Kontakt
26.
Führungselement
27.
Führungszapfen

Claims (8)

  1. Einrichtung zur Kontaktierung einer Platine einer elektronischen Steuereinrichtung (8) eines Stellgliedes (5), insbesondere einer Drosselklappe (5), einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei die Steuereinrichtung (8) und das Stellglied (5) eine bauliche Einheit bilden, mit auf einer ersten Platine (18) angeordneten Kontakten (25) und mit an einer zweiten Platine (17) angeschlossenen, mit den Kontakten (25) der ersten Platine (18) leitend verbundenen Kontakten (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (24) der zweiten Platine (17) auf einem Halteteil (20) angeordnet sind, daß das Halteteil (20) gegen die erste Platine (18) vorgespannt ist und daß die zweite Platine (17) über elastische Anschlußleitungen (22) mit dem Halteteil (20) verbunden ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Platine (17) und dem Halteteil (20) ein Federelement (21) zur Vorspannung des Halteteils (20) gegen die erste Platine (18) angeordnet ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Anschlußleitungen (22) von auf einer Folie aufgedruckten Leiterbahnen gebildet sind.
  4. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (20) und die zweite Platine (17) aus demselben Kunststoff gefertigt und über einen im Verhältnis zu ihren Materialstärken dünnen Steg miteinander verbunden sind.
  5. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (20) Führungszapfen (27) und die erste Platine (18) den Führungszapfen (27) entsprechende Bohrungen aufweist.
  6. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platine (17) ein Führungselement (26) für das Federelement (21) hat.
  7. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (21) eine Wendelfeder und das Führungselement (26) eine Hülse ist.
  8. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (24) der zweiten Platine (17) stiftförmig und die Kontakte (25) der ersten Platine (18) seitlich gegen die Kontakte (24) der zweiten Platine (17) vorgespannt sind.
EP99118492A 1998-09-24 1999-09-18 Einrichtung zur Kontaktierung einer Platine Expired - Lifetime EP0989291B1 (de)

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EP0989291A3 EP0989291A3 (de) 2000-12-20
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