EP2717386A1 - Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden einer Wickelfeder mit einer Leiterplatte, Verbindungsvorrichtung, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren - Google Patents

Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden einer Wickelfeder mit einer Leiterplatte, Verbindungsvorrichtung, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren Download PDF

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EP2717386A1
EP2717386A1 EP13184039.9A EP13184039A EP2717386A1 EP 2717386 A1 EP2717386 A1 EP 2717386A1 EP 13184039 A EP13184039 A EP 13184039A EP 2717386 A1 EP2717386 A1 EP 2717386A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
connection
region
printed circuit
press
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13184039.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Felber
Erhard Brunner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP2717386A1 publication Critical patent/EP2717386A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/55—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals
    • H01R12/58—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures characterised by the terminals terminals for insertion into holes
    • H01R12/585—Terminals having a press fit or a compliant portion and a shank passing through a hole in the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/59—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • H01R12/62—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures connecting to rigid printed circuits or like structures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
    • H01R35/02—Flexible line connectors without frictional contact members
    • H01R35/025—Flexible line connectors without frictional contact members having a flexible conductor wound around a rotation axis

Definitions

  • 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.
  • 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.
  • coil springs or winding tapes are used in steering wheels to transmit 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.
  • 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 is e.g. an electric heater in the steering wheel supplied with electrical energy.
  • 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.
  • a connector for connecting electrical lines of a coil spring on the one hand with other electrical lines on the other hand for example, from the document US 5 561 266 A known.
  • 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 clock 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.
  • 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.
  • 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.
  • a connection unit 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.
  • the second connection region has at least one pin-shaped contact element with a press-fit region which produces a non-positive 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.
  • connection unit 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.
  • 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 guaranteed particularly reliable, in addition, costs can be saved because no additional counterpart mounted on the circuit board needs to be. It also eliminates an additional assembly step, namely the step of mounting the counterpart on the circuit board.
  • the connection unit according to the invention claimed in comparison to two separate plug-in elements significantly less space and can thus be used particularly advantageously, for example in steering wheels in motor vehicles.
  • the at least one contact element is realized in Preßfit technology and thus formed the press-fit as Preßfit element.
  • the press-in area during pressing into the recess of the circuit board is plastically and / or elastically deformable.
  • the press-in area in the recess of the circuit board can be compressed and thus ensures a reliable connection.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the press-fit region is designed to produce a permanent connection to the printed circuit board.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • opposing outer surfaces of the press-in region are curved in an arched manner.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the first connection region of the connection unit can be connected to the clock spring.
  • the first connection region preferably a pocket into which a free end of the coil spring can be received.
  • 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.
  • the press-in area of the contact element is pressed into the recess of the printed circuit board.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • An in Fig. 1 illustrated connecting device 1 is intended for use in a motor vehicle, in particular a passenger car, and is used for the transmission of electrical signals between components which are integrated in the steering wheel, and a control device which is arranged on a stationary component of the motor vehicle.
  • the device 1 comprises a clock spring 2, which is designed in a conventional manner in the form of a resilient and flat winding tape. About this clock spring 2, the electrical signals are transmitted to steering wheel-side components.
  • the clock spring 2 is formed as a flat cable and includes a plurality of separate electrical lines, which are electrically isolated from each other. These lines are integrated in the coil spring 2 in a known manner.
  • a connection unit 4 For connecting the electrical leads of the clock spring 2 with a printed circuit board 3 ( Fig. 3 ), a connection unit 4 is provided, which is formed integrally overall and has a first connection region 5 and a second connection region 6.
  • the first connection region 5 is connected to a free end 7 of the coil spring.
  • the first connection region 5 has a frame 8 formed, for example, from plastic, which is cuboidal and has a flat pocket 9 for receiving or abutting the free end 7 of the coil spring 2.
  • This bag 9 can be enclosed on both sides or on one side.
  • the free end 7 is inserted into the pocket 9, for example, or the like.
  • the second connection region 6, however, has a plurality of electrical contact elements 10, which are electrically contacted with the respective separate lines of the coil spring 2.
  • These contact elements 10 are formed of electrically conductive material. They extend from a first leg 11 of the frame 8 through a second leg 12 and protrude from the frame 8 in the direction parallel to the plane of the frame or the coil spring 2 out.
  • Each contact element 10 has a rectilinear pin 13, which is contacted with the associated line of the coil spring 2 and from which a press-in area 14 projects in the form of an extension.
  • Each contact element 10 is formed integrally on its own.
  • the respective pin 13 is connected to the associated line of the coil spring 2, e.g. by soldering and / or welding and / or by means of a press connection.
  • the mechanical attachment of the coil spring 2 in the frame 8 can basically be done in any way.
  • the contact elements 10 extend parallel to each other and in a common plane, so that they form quasi an extension of the coil spring 2.
  • the common plane of the contact elements 10 lies parallel to a plane which is defined by the free end 7 of the coil spring 2.
  • the contact elements 10 are arranged equidistant from each other.
  • the common plane of the contact elements 10 could also be arranged at an angle to the plane which is defined by the free end 7 of the coil spring 2.
  • Fig. 2 the contact elements 10 are shown in an enlarged view. All contact elements 10 are identical and have the same length. The respective ends of the contact elements 10 are also arranged at equal distances from the frame 8 and in alignment with each other. In other words, the respective press-in areas 14 are arranged at the same distance from the frame 8.
  • the press-in areas 14 are designed so that they produce a positive and positive connection with the printed circuit board 3 when being pressed or received into a corresponding passage opening in the printed circuit board 3.
  • the press-in areas 14 each have two legs 15, 16 extending essentially parallel to one another, which are at a distance from one another, so that a slot 17 is formed between the legs 15, 16.
  • the respective outer surfaces 18, 19 of the legs 15, 16 are formed like a bulbous and arched curved.
  • the press-in area 14 is slightly wider than the pin 13 itself.
  • the press-fit area 14 is fork-shaped. The two legs 15, 16 can be pressed against each other and thus compressed.
  • Preßfit connection When pressing the press-fit region 14 into a through-opening of the printed circuit board 3, the press-in region 14 and thus the two legs 15, 16 are plastically and / or elastically deformed, so that the two legs 15, 16 are compressed and a connection force is generated.
  • a connection is referred to as Preßfit connection.
  • each contact element 10 also has an element 20 which extends perpendicular to the pin 13 and thus forms a cross shape overall.
  • This element 20 can for example serve as a stop, so that too far pressing into the recess of the board is prevented.
  • the two legs 15, 16 of the press-fit region 14 in particular extend towards each other in a pointed shape. At the free end of the contact element 10, the legs 15, 16 can be brought together and connected. Alternatively, the two legs 15, 16 at the free end and at a distance from each other.
  • Each press-fit region 14 is pressed into a separate passage opening 21, which is formed in the printed circuit board 3, as shown in FIG Fig. 3 is shown.
  • a solid mechanical connection is produced;
  • the press-in areas 14 also each contact a metallization of the printed circuit board 3, so that an electrical connection is ensured.
  • the connection unit 4 is in the pressed state in Fig. 3 shown.
  • Each contact element 10 is now electrically contacted with its own trace on the circuit board 3 and coupled with respective electrical components.
  • the contact elements 10 and thus also the entire connection unit 4 extend perpendicular to the plane of the circuit board. 3
  • connection unit 4 and the printed circuit board 3 can in principle be arranged on a stationary component in the vehicle. However, it can also be provided that the connection unit 4 is used on the side of the steering wheel.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft 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.

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.
  • 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.
  • Ein Verbindungsstück zum Verbinden von elektrischen Leitungen einer Wickelfeder einerseits mit anderen elektrischen Leitungen andererseits ist beispielsweise aus dem Dokument US 5 561 266 A bekannt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorzugsweise ist das zumindest eine Kontaktelement in Preßfit-Technik realisiert und der Einpressbereich somit als Preßfit-Element ausgebildet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung. Die Wickelfeder kann dabei in ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs integriert sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer und perspektivischer Darstellung eine Verbindungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    Fig. 2
    eine vergrößerte Darstellung von Kontaktelementen der Verbindungsvorrichtung; und
    Fig. 3
    in schematischer und perspektivischer Darstellung die Verbindungsvorrichtung, wobei die Kontaktelemente in Aussparungen in einer Leiterplatte eingepresst sind.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte Verbindungsvorrichtung 1 ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, vorgesehen und dient zur Übertragung von elektrischen Signalen zwischen Komponenten, die in das Lenkrad integriert sind, und einem Steuergeräten, das an einem ortsfesten Bauteil des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Wickelfeder 2, welche in an sich bekannter Weise in Form eines federnden und flachen Wickelbandes ausgeführt ist. Über diese Wickelfeder 2 werden die elektrischen Signale an lenkradseitige Komponenten übertragen. Die Wickelfeder 2 ist als Flachkabel ausgebildet und beinhaltet mehrere separate elektrische Leitungen, welche elektrisch voneinander isoliert sind. Diese Leitungen sind in die Wickelfeder 2 in bekannter Weise integriert.
  • Zur Verbindung der elektrischen Leitungen der Wickelfeder 2 mit einer Leiterplatte 3 (Fig. 3) ist eine Verbindungseinheit 4 bereitgestellt, welche insgesamt einstückig ausgebildet ist und einen ersten Verbindungsbereich 5 sowie einen zweiten Verbindungsbereich 6 aufweist. Der erste Verbindungsbereich 5 wird mit einem freien Ende 7 der Wickelfeder verbunden. Der erste Verbindungsbereich 5 weist zu diesem Zweck einen beispielsweise aus Kunststoff gebildeten Rahmen 8 auf, der quaderförmig ausgeführt ist und eine flache Tasche 9 zur Aufnahme oder Anlage des freien Endes 7 der Wickelfeder 2 aufweist. Diese Tasche 9 kann beidseitig oder einseitig umschlossen sein. Das freie Ende 7 wird in die Tasche 9 z.B. eingesteckt oder dergleichen.
  • Der zweite Verbindungsbereich 6 hingegen weist eine Vielzahl von elektrischen Kontaktelementen 10 auf, welche mit den jeweiligen separaten Leitungen der Wickelfeder 2 elektrisch kontaktiert werden. Diese Kontaktelemente 10 sind aus elektrisch leitfähigem Material gebildet. Sie erstrecken sich von einem ersten Schenkel 11 des Rahmens 8 durch einen zweiten Schenkel 12 hindurch und ragen aus dem Rahmen 8 in Richtung parallel zur Ebene des Rahmens bzw. der Wickelfeder 2 heraus. Jedes Kontaktelement 10 hat einen geradlinigen Stift 13, welcher mit der zugeordneten Leitung der Wickelfeder 2 kontaktiert wird und von welchem ein Einpressbereich 14 in Form eines Fortsatzes absteht. Jedes Kontaktelement 10 ist für sich alleine einstückig ausgebildet. Der jeweilige Stift 13 wird mit der zugehörigen Leitung der Wickelfeder 2 z.B. durch Löten und/oder Schweißen und/oder mittels einer Pressverbindung verbunden. Auch die mechanische Befestigung der Wickelfeder 2 in dem Rahmen 8 kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen.
  • Die Kontaktelemente 10 erstrecken sich parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene, so dass sie quasi einen Fortsatz der Wickelfeder 2 bilden. Die gemeinsame Ebene der Kontaktelemente 10 liegt dabei parallel zu einer Ebene, welche durch das freie Ende 7 der Wickelfeder 2 definiert ist. Die Kontaktelemente 10 sind äquidistant zueinander beabstandet angeordnet. Alternativ könnte die gemeinsame Ebene der Kontaktelemente 10 auch winklig zur Ebene angeordnet sein, welche durch das freie Ende 7 der Wickelfeder 2 definiert ist.
  • In Fig. 2 sind die Kontaktelemente 10 in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. Alle Kontaktelemente 10 sind gleich ausgebildet und weisen die gleiche Länge auf. Die jeweiligen Enden der Kontaktelemente 10 sind auch In gleichen Abständen von dem Rahmen 8 und fluchtend zueinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Einpressbereiche 14 in gleichem Abstand zum Rahmen 8 angeordnet.
  • Die Einpressbereiche 14 sind so ausgebildet, dass sie beim Einpressen bzw. Aufnehmen in eine korrespondierende Durchgangsöffnung in der Leiterplatte 3 eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit der Leiterplatte 3 herstellen. Zu diesem Zwecke weisen die Einpressbereiche 14 jeweils zwei sich im Wesentlichen parallel zueinander erstreckende Schenkel 15, 16 auf, welche in einem Abstand zueinander liegen, so dass ein Schlitz 17 zwischen den Schenkeln 15, 16 ausgebildet Ist. Die jeweiligen äußeren Flächen 18, 19 der Schenkel 15, 16 sind bauchartig und gewölbt gekrümmt ausgebildet. Somit ist der Einpressbereich 14 etwas breiter als der Stift 13 selbst. Der Einpressbereich 14 ist gabelförmig ausgebildet. Die beiden Schenkel 15, 16 können gegeneinander verpresst und somit zusammendrückt werden. Beim Einpressen des Einpressbereiches 14 in eine Durchgangsöffnung der Leiterplatte 3 wird der Einpressbereich 14 und somit die beiden Schenkel 15, 16 plastisch und/oder elastisch verformt, so dass die beiden Schenkel 15, 16 zusammengedrückt werden und eine Verbindungskraft erzeugt wird. Eine solche Verbindung wird als Preßfit-Verbindung bezeichnet.
  • In einem geringen Abstand zum Einpressbereich 14 ist bei jedem Kontaktelement 10 des Weiteren auch ein Element 20 angeordnet, das sich senkrecht zum Stift 13 erstreckt und somit insgesamt eine Kreuzform bildet. Dieses Element 20 kann beispielsweise als Anschlag dienen, so dass ein zu weites Einpressen in die Aussparung der Platine verhindert wird.
  • Die beiden Schenkel 15, 16 des Einpressbereiches 14 verlaufen insbesondere spitzförmig aufeinander zu. Am freien Ende des Kontaktelements 10 können die Schenkel 15, 16 miteinander zusammengeführt und verbunden sein. Alternativ können die beiden Schenkel 15, 16 am freien Ende auch in einem Abstand zueinander liegen.
  • Jeder Einpressbereich 14 wird in eine separate Durchgangsöffnung 21 eingepresst, welche in der Leiterplatte 3 ausgebildet ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Durch ein Pressen der Einpressbereiche 14 in die Durchgangsöffnungen 21 wird einerseits eine feste mechanische Verbindung hergestellt; andererseits kontaktieren die Einpressbereiche 14 auch jeweils eine Metallisierung der Leiterplatte 3, so dass eine elektrische Verbindung gewährleistet ist. Die Verbindungseinheit 4 ist im eingepressten Zustand in Fig. 3 dargestellt. Jedes Kontaktelement 10 wird nun mit einer eigenen Leiterbahn auf der Leiterplatte 3 elektrisch kontaktiert und mit jeweiligen elektrischen Bauteilen gekoppelt. Die Kontaktelemente 10 und somit auch die gesamte Verbindungseinheit 4 erstrecken sich dabei senkrecht zur Ebene der Leiterplatte 3.
  • Die Verbindungseinheit 4 und die Leiterplatte 3 können grundsätzlich an einem ortsfesten Bauteil im Fahrzeug angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Verbindungseinheit 4 auf der Seite des Lenkrads eingesetzt wird.

Claims (12)

  1. 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,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    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.
  2. Verbindungseinheit (4) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpressbereich (14) beim Einpressen in die Aussparung (21) plastisch und/oder elastisch verformbar ist.
  3. Verbindungseinheit (4) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpressbereich (14) beim Einpressen in die Aussparung (21) zur Deformation der Leiterplatte (3) im Bereich der Aussparung (21) ausgebildet ist.
  4. Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpressbereich (14) zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung mit der Leiterplatte (3) ausgebildet ist.
  5. Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einpressbereich (14) zwei sich in einem Abstand zueinander erstreckende Schenkel (15, 16) aufweist, welche beim Einpressen in die Aussparung (21) gegeneinander pressbar sind.
  6. Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    einander gegenüberliegende äußere Flächen (18, 19) des Einpressbereiches (14), insbesondere der Schenkel (15, 16), gewölbt gekrümmt ausgebildet sind.
  7. Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Verbindungsbereich (6) eine Vielzahl von, insbesondere parallel zueinander angeordneten, Kontaktelementen (10) mit jeweils einem Einpressbereich (14) aufweist, welche jeweils mit einer separaten elektrischen Leitung der Wickelfeder (2) elektrisch koppelbar sind.
  8. Verbindungseinheit (4) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kontaktelemente (10) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
  9. Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Verbindungsbereich (6) eine Tasche (9) zur Aufnahme der Wickelfeder (2) aufweist.
  10. Verbindungsvorrichtung (1) für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Lenkrad, mit einer Wickelfeder (2), mit einer Leiterplatte (3), und mit einer Verbindungseinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Kraftfahrzeug mit einer Verbindungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10.
  12. Verfahren zum elektrischen Verbinden einer flachen Wickelfeder (2) für eine bewegliche Komponente eines Kraftfahrzeugs einerseits mit einer Leiterplatte (3) andererseits mittels einer Verbindungseinheit (4), wobei ein erster Verbindungsbereich (5) der Verbindungseinheit (4) mit der Wickelfeder (2) verbunden wird und ein zweiter Verbindungsbereich (6) der Verbindungseinheit (4) mit der Leiterplatte (3) verbunden wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Verbindungsbereich (6) zumindest ein stiftförmiges Kontaktelement (10) mit einem Einpressbereich (14) aufweist, welcher in eine korrespondierende Aussparung (21) der Leiterplatte (3) eingepresst wird und hierbei eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit der Leiterplatte (3) herstellt.
EP13184039.9A 2012-10-06 2013-09-12 Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden einer Wickelfeder mit einer Leiterplatte, Verbindungsvorrichtung, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren Withdrawn EP2717386A1 (de)

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