WO2007068663A1 - Circuit arrangement comprising a mechanical damping element - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to circuit arrangements which are used in particular in mechanically stressed environments, such as in motor vehicles or other motor-powered vehicles, where permanently distributed in engine operation in frequencies between a few Hz and a few 1000 Hz permanent and intense mechanical vibration excitations.
- an electrolytic capacitor is known whose vibration resistance is improved on the one hand by the design of its internal wiring, on the other hand by the connection with outer connecting plates, which are arranged on the end faces of the capacitor and soldered to the circuit board.
- Japanese Patent No. 06204668 A discloses a clamp for connecting a duct to a part of a motor vehicle, wherein the clamp is clamped in a bore of a sheet-like member and is intended to reduce the vibration of the assembly.
- the present invention is to provide a simple and inexpensive connection of a component with a circuit board, which on the circuit board little space claimed, easy to assemble and yet ensures a high resistance to vibration excitations.
- the invention is based on the idea that the handling of the known vibration excitations is not guaranteed, as known in the prior art, by a stiffer connection of the component to the board, but by an effective damping.
- the first harmonic of the natural frequency of an electrolytic capacitor in the vibration mode perpendicular to its cylinder axis (provided that the wire connections are arranged frontally and radially down to the circuit board) depending on the mass of the capacitor and strength of the solder wire connections between 180 and 250 Hz
- An additional stiffening with solder sheets can cause a shift of the natural frequency, for example in the range of 600 Hz.
- the brazing plates consume space on the one hand, and on the other hand cause material costs and process costs due to the necessary soldering.
- the damping element can either be connected to the component itself or to a part attached to it and can be present on the circuit board or a support element supported thereon or connected to the circuit board or a support element supported thereon and bear against the component.
- the damping element In the manufacturing process, after the electrical connection of the component with the board, the damping element can be clamped and elastically supported against the board.
- the support element is advantageously made of an elastically deformable material or has an element which consists of an elastically deformable material.
- Such an element may also be formed, for example, as a hollow body or hollow profile.
- the damping element may be formed as a U-shaped plastic clip which can be clamped onto the component and which has deformable body on their free legs, which bear against the printed circuit board.
- the deformable bodies may be formed, for example, as hollow profiles and consist of a silicone rubber. They can be attached to the legs of the U-shaped clip by means of an adhesive bond, for example a double-sided adhesive tape.
- Such a clip compensates for manufacturing tolerances both in the diameter of the component to which it is clamped and in terms of the distance between the component and the board by its deformability.
- the U-shaped bracket may also have on its inner side elastically damping intermediate layer elements in the form of one or more strips, which rest against the component. These can be between the clamp and the component clamped, but also be glued by means of double-sided adhesive tape. By means of the strips on the one hand ensures that the clip adheres to the component by frictional engagement. On the other hand, vibrations are already damped between the component and the clip and tolerance compensation takes place both between the clip and the component and with respect to the positioning of the clip with respect to the printed circuit board.
- the clip is pushed onto the component, for example an electrolytic capacitor, after the component has been fastened to the printed circuit board, thereby expanding elastically. The inner edges of the clamp slide over the surface of the component.
- the component is supported on the above-mentioned hollow profiles on the circuit board.
- the tolerance compensation is made both by the intermediate layer elements and by the hollow profiles and leads to a frictional engagement of the clamp on the component on the one hand and on the circuit board on the other.
- Figure 1 shows the typical arrangement of cylindrical electrolytic capacitors in a circuit arrangement
- FIG. 2 schematically shows a cylindrical electrolytic capacitor and the direction of the main oscillation mode; 3 shows a cylindrical electrolytic capacitor on a circuit board with a damping element;
- Figure 1 shows two cylindrical electrolytic capacitors 1, 2 in perspective view, which are soldered onto a circuit board 3.
- the longitudinal axes of the electrolytic capacitors 1, 2 are perpendicular to each other.
- the vibration excitation within a motor vehicle may well be anisotropic, so that one of the two capacitors is excited in different vibration modes than the other.
- Figure 2 shows schematically in a three-dimensional view of a cylindrical electrolytic capacitor 1, which is connected at its two end faces, of which only one is shown 6, by means of connecting wires 7 with a circuit board 3 by soldering.
- the most excited vibration mode is the tilting vibration of the capacitor around the attachment points 8 or the axis connecting them, which is indicated by the arrows 9, 10.
- the frequency of this mode may be, for example, in the order of 200 Hz.
- Such a vibration claimed the material of the connecting wire 7, so that sooner or later a break can occur, which then preferably occur at the solder joint 8 or at the exit point 11 of the lead wire from the capacitor.
- FIG. 3 shows a cylindrical electrolytic capacitor 1 which, as in the figures described above, is contacted to a circuit board 3 by means of a connection wire 7. The lying on the opposite end side connecting wire is not shown.
- a U-shaped bracket 13 On the cylindrical surface 12 of the capacitor 1, a U-shaped bracket 13 is pushed and fastened there by clamping. It consists of an elastic plastic material such as a casting resin.
- windows 14 can be excluded in the U-shaped bracket 13.
- a plurality of elastic, damping strips made of an elastomer or a continuous layer 20, 21 of a corresponding material may be provided for tolerance compensation and to achieve good frictional engagement between the clamp and the component.
- the free legs 15 of the clip end in connecting edges 16, 17, each having a flange for fastening elastic hollow body 18, 19 have.
- These elastic hollow bodies are formed in the example shown as hollow profiles of a silicone elastomer, which by means of a double-sided
- Adhesive tape is attached to the edges 16, 17.
- the clamp 13 can be placed on the circuit board 3 either before or after the soldering of the capacitor 1 to the capacitor.
- circuit board 3 no space for stiffening elements must be kept free. Although no components can be provided in the area of support of the hollow sections 18, 19, conductor tracks can run there and components can also be arranged on the underside of the board.
- the material of which the clamp 13 is made can likewise have strongly damping properties, so that a support on the circuit board 3 can already produce a sufficient damping even without the hollow profiles 18, 19.
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Abstract
Disclosed is a circuit arrangement comprising a component (1, 2) which is connected to a contact wafer (3) by means of at least one conducting terminal wire (7). In order to stabilize said circuit arrangement relative to mechanical vibrations, a mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) is provided between the component (1, 2) and the circuit board (3).
Description
Schaltungsanordnung mit einem mechanischen DämpfungselementCircuit arrangement with a mechanical damping element
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen, die insbesondere in mechanisch stark beanspruchten Umgebungen eingesetzt werden, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder anderen motorbetriebenen Fahrzeugen, wo im Motorbetrieb in Frequenzen zwischen wenigen Hz und wenigen 1000 Hz verteilt dauerhaft und intensiv mechanische Schwingungsanregungen vorliegen.The invention relates to circuit arrangements which are used in particular in mechanically stressed environments, such as in motor vehicles or other motor-powered vehicles, where permanently distributed in engine operation in frequencies between a few Hz and a few 1000 Hz permanent and intense mechanical vibration excitations.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Der Elektronikanteil in Systemen der Automobiltechnik nimmt laufend zu, so dass vielfältige Schaltungsanordnungen auf Platinen, beispielsweise für die Einspritzsteuerung, aber auch andere Systeme in einem Kraftfahrzeug verteilt sind. Die Schwingungsanregungen, denen ein solches System ausgesetzt sind, sind einerseits breitbandig, andererseits durch wechselnde Drehzahlen des Motors typischerweise auch veränderlich.The proportion of electronics in systems of automotive technology is constantly increasing, so that manifold circuit arrangements are distributed on circuit boards, for example for injection control, but also other systems in a motor vehicle. The vibration excitations, which are exposed to such a system, on the one hand broadband, on the other hand also typically variable by changing rotational speeds of the engine.
Dies ist verbunden mit einem außerordentlich hohen Anspruch an die Zuverlässigkeit der Kraftfahr- zeugelektronik, da der Ausfall eines Aggregats im besten Falle die Immobilität des Kraftfahrzeugs und somit des Fahrers, im schlimmsten Fall jedoch größere Gefahren im Straßenverkehr zur Folge hat.This is associated with an extremely high demand for the reliability of the motor vehicle electronics, since the failure of an aggregate in the best case, the immobility of the motor vehicle and thus the driver, in the worst case, however, greater risks in road traffic result.
Außerdem wird von den genannten Systemen eine hohe Standfestigkeit auch über viele Jahre des Gebrauchs und unter widrigen Bedingungen, wie beispielsweise stark wechselnden Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten verlangt.In addition, the said systems require high stability even over many years of use and under adverse conditions, such as strongly changing temperatures and humidities.
Auf der anderen Seite steht ein ständig wachsender Kostendruck, der zur Senkung der Herstellungs- und Konstruktionskosten zwingt.On the other hand, there is ever-increasing cost pressure, which is forcing down manufacturing and construction costs.
In derartigen Schaltungsanordnungen sind üblicherweise elektronische Bauelemente mittels Drähten mit einer Platine verbunden, wobei die Drähte üblicherweise durch Lotverfahren mit Leiterbahnen der Platine verbunden werden. Eine derartige Lotverbindung ist relativ steif, wobei der elektrische Verbindungs- draht und die Anschlussstelle im elektronischen Bauelement die steiferen Elemente der Verbindung darstellen. Bauelemente, die einem längeren Einsatz unter den geschilderten Bedingungen ausgesetzt sind, zeigen gelegentlich Drahtbrüche oder Brüche an den Anschlüssen, die zum Ausfall der Schaltungsan-
Ordnung fuhren. Ein derartiger Effekt kann besonders bei größeren Bauteilen wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren, wie sie insbesondere zur Ansteuerung moderner Einspritzventile eingesetzt werden, auftreten. Zur Lösung derartiger Probleme sind verschiedene Maßnahmen bekannt.In such circuit arrangements, electronic components are usually connected by means of wires to a circuit board, wherein the wires are usually connected by soldering with tracks of the board. Such a solder connection is relatively stiff, with the electrical connection wire and the connection point in the electronic component representing the stiffer elements of the connection. Components subject to prolonged use under the conditions described occasionally show wire breaks or breaks at the terminals leading to failure of the circuit components. Order. Such an effect can occur especially in the case of larger components such as, for example, electrolytic capacitors, such as those used in particular for controlling modern injection valves. To solve such problems, various measures are known.
Aus Patent Abstract of Japan, Veröffentlichungsnummer: 2002185872 A ist beispielsweise bekannt, ein Ende eines Kondensators in eine Substanz einzubetten, die auf der Leiterplatte haftet, um somit eine feste Verbindung zwischen dem kapazitiven Element und der Leiterplatte herzustellen.For example, from Patent Abstract of Japan Publication No. 2002185872 A, it is known to embed one end of a capacitor in a substance adhered to the circuit board so as to establish a firm connection between the capacitive element and the circuit board.
Aus der DE 199 29 598 A 1 ist ein Elektrolytkondensator bekannt, dessen Schwingbelastbarkeit einer- seits durch die Gestaltung seiner inneren Verdrahtung verbessert wird, andererseits durch die Verbindung mit äußeren Verbindungsblechen, die an den Stirnseiten des Kondensators angeordnet und mit der Schaltplatine verlötet sind.From DE 199 29 598 A 1, an electrolytic capacitor is known whose vibration resistance is improved on the one hand by the design of its internal wiring, on the other hand by the connection with outer connecting plates, which are arranged on the end faces of the capacitor and soldered to the circuit board.
Als weitere Maßnahmen zur Lösung des Problems werden dort ein Verkleben von Elektrolytkondensato- ren mit einer Schaltplatine sowie die Befestigung mittels Schellen erwähnt.As further measures for solving the problem there are mentioned a bonding of Elektrolytkondensato- ren with a circuit board and the attachment by means of clamps.
Aus Patent Abstract of Japan, Veröffentlichungsnummer: 2000049473 A ist eine Schelle für die Befestigung von Kondensatoren auf einer Platine bekannt, wobei die Schelle in Bohrungen der Platine durch eine Schnappverbindung befestigt ist. Es ist nicht ersichtlich, wie die Kondensatoren dort kontaktiert werden.From patent abstract of Japan, publication number: 2000049473 A a clamp for the attachment of capacitors on a circuit board is known, wherein the clamp is secured in holes in the board by a snap connection. It is not clear how the capacitors are contacted there.
Aus dem Japanischen Patent, Nr.: 06204668 A ist eine Schelle zur Verbindung einer Leitung mit einem Teil eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei die Schelle in einer Bohrung eines blechartigen Teils verklemmt wird und die Vibration der Anordnung vermindern soll.Japanese Patent No. 06204668 A discloses a clamp for connecting a duct to a part of a motor vehicle, wherein the clamp is clamped in a bore of a sheet-like member and is intended to reduce the vibration of the assembly.
Die beschriebenen Lösungen haben gemeinsam, dass sie bei der Verbindung eines elektronischen Bauelementes mit einer Schaltplatine parallel zu der elektrischen Drahtverbindung eine zusätzliche feste mechanische Verbindung erfordern, um den mechanischen Beanspruchungen bei Schwingungsanregungen gerecht zu werden.The solutions described have in common that when connecting an electronic component to a circuit board parallel to the electrical wire connection, they require an additional fixed mechanical connection to cope with the mechanical stresses in vibration excitations.
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Der vorliegenden Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Verbindung eines Bauelementes mit einer Schaltplatine zu schaffen, die auf der Schaltplatine wenig Platz
beansprucht, leicht zu montieren ist und dennoch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Schwingungsanregungen gewährleistet.The present invention, however, the object is to provide a simple and inexpensive connection of a component with a circuit board, which on the circuit board little space claimed, easy to assemble and yet ensures a high resistance to vibration excitations.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.The object is achieved according to the present invention with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are shown in the subclaims.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Handhabung der bekannten Schwingungsanregungen nicht, wie gemäß dem Stand der Technik bekannt, durch eine steifere Anbindung des Bauelementes an die Platine, sondern durch eine effektive Dämpfung gewährleistet wird. Beispielsweise kann die 1. Har- monische der Eigenfrequenz eines Elektrolytkondensators in der Schwingungsmode senkrecht zu seiner Zylinderachse (vorausgesetzt, die Drahtverbindungen sind stirnseitig angeordnet und radial nach unten zur Schaltplatine geführt) je nach Masse des Kondensators und Stärke der Lötdrahtverbindungen zwischen 180 und 250 Hz liegen. Eine zusätzliche Versteifung mit Lötblechen kann eine Verschiebung der Eigenfrequenz beispielsweise in den Bereich von 600 Hz bewirken. Die Lötbleche verbrauchen jedoch einerseits auf der Platine Platz, und verursachen andererseits Materialkosten und Prozesskosten durch die notwendige Verlötung.The invention is based on the idea that the handling of the known vibration excitations is not guaranteed, as known in the prior art, by a stiffer connection of the component to the board, but by an effective damping. For example, the first harmonic of the natural frequency of an electrolytic capacitor in the vibration mode perpendicular to its cylinder axis (provided that the wire connections are arranged frontally and radially down to the circuit board) depending on the mass of the capacitor and strength of the solder wire connections between 180 and 250 Hz , An additional stiffening with solder sheets can cause a shift of the natural frequency, for example in the range of 600 Hz. However, the brazing plates consume space on the one hand, and on the other hand cause material costs and process costs due to the necessary soldering.
Durch ein statt der Lötbleche vorgesehenes Dämpfungselement wird zwar die Eigenfrequenz in der genannten Mode kaum verändert, jedoch verhindert eine effektive Dämpfung die Anregung der entspre- chenden Eigenschwingung. Die Schwingungsenergie wird dissipativ abgeführt. Ein derartiges Dämpfungselement lässt sich einfach und kostengünstig herstellen und mit sehr geringem Fertigungsaufwand zwischen dem Bauelement und der Platine einfügen.Although the natural frequency in the named mode is hardly changed by means of a damping element provided instead of the soldering plates, effective damping prevents the excitation of the corresponding natural vibration. The vibration energy is removed dissipatively. Such a damping element can be easily and inexpensively manufactured and inserted with very little manufacturing effort between the component and the board.
Das Dämpfungselement kann entweder mit dem Bauelement selbst oder einem an diesem befestigten Teil verbunden sein und an der Schaltplatine oder einem auf dieser abgestützten Halteelement_anliegen oder mit der Schaltplatine oder einem auf dieser abgestützten Halteelement verbunden sein und an dem Bauelement anliegen.The damping element can either be connected to the component itself or to a part attached to it and can be present on the circuit board or a support element supported thereon or connected to the circuit board or a support element supported thereon and bear against the component.
Es kann auch einfach zwischen dem Bauelement und der Platine eingeklemmt sein und durch die An- schlussdrahtverbindung des Bauelementes mit der Platine kraftschlüssig festgehalten werden. Es ist beispielsweise denkbar, zwischen einem Elektrolytkondensator und der Schaltplatine ein Elastomer-Pad beispielsweise in Form eines Schaumstoffs wie Neopren festzuklemmen.
Der Fertigungsaufwand wird beispielsweise dadurch besonders reduziert, dass ein Dämpfungselement auf das Bauelement aufklemmbar ist und sich mittels wenigstens eines Abstützelementes an der Leiter- platine abstützt.It can also simply be clamped between the component and the circuit board and be frictionally held by the connection wire connection of the component to the circuit board. It is conceivable, for example, to clamp an elastomer pad, for example in the form of a foam such as neoprene, between an electrolytic capacitor and the circuit board. The production cost is for example reduced particularly by the fact that a damping element can be clamped onto the component and is supported by means of at least one support element on the printed circuit board.
Im Fertigungsprozess kann nach der elektrischen Verbindung des Bauelementes mit der Platine das Dämpfungselement aufgeklemmt werden und sich elastisch gegen die Platine abstützen. Zu diesem Zweck ist das Abstützelement vorteilhaft aus einem elastisch verformbaren Material gefertigt oder weist ein Element auf, das aus einem elastisch verformbaren Material besteht. Ein derartiges Element kann auch beispielsweise als Hohlkörper oder Hohlprofil ausgebildet sein.In the manufacturing process, after the electrical connection of the component with the board, the damping element can be clamped and elastically supported against the board. For this purpose, the support element is advantageously made of an elastically deformable material or has an element which consists of an elastically deformable material. Such an element may also be formed, for example, as a hollow body or hollow profile.
Konkret kann das Dämpfungselement als eine u- förmige Kunststoffklammer ausgebildet sein, die auf das Bauelement aufklemmbar ist und die an ihren freien Schenkeln verformbare Körper aufweist, die an der Leiterplatine anliegen.Specifically, the damping element may be formed as a U-shaped plastic clip which can be clamped onto the component and which has deformable body on their free legs, which bear against the printed circuit board.
Die verformbaren Körper können zum Beispiel als Hohlprofile ausgebildet sein und aus einem Silikongummi bestehen. Sie können an den Schenkeln der u- förmigen Klammer mittels einer Klebeverbindung, beispielsweise eines doppelseitigen Klebebandes befestigt sein.The deformable bodies may be formed, for example, as hollow profiles and consist of a silicone rubber. They can be attached to the legs of the U-shaped clip by means of an adhesive bond, for example a double-sided adhesive tape.
Eine derartige Klammer gleicht Fertigungstoleranzen sowohl beim Durchmesser des Bauelementes, auf das es aufgeklemmt wird als auch bezüglich des Abstandes zwischen dem Bauelement und der Platine durch seine Verformbarkeit aus.Such a clip compensates for manufacturing tolerances both in the diameter of the component to which it is clamped and in terms of the distance between the component and the board by its deformability.
Die u- förmige Klammer kann auch an ihrer Innenseite elastisch dämpfende Zwischenlageelemente in Form on einem oder mehreren Streifen aufweisen, die an dem Bauelement anliegen. Diese können zwi- sehen der Klammer und dem Bauelement eingeklemmt, jedoch auch mittels doppelseitigen Klebebandes verklebt sein. Mittels der Streifen wird einerseits sichergestellt, dass die Klammer auf dem Bauelement durch Reibschluß haftet. Andererseits werden Schwingungen schon zwischen dem Bauelement und der Klammer gedämpft und es findet ein Toleranzausgleich sowohl zwischen der Klammer und dem Bauelement als auch bezüglich der Positionierung der Klammer in bezug auf die Leiterplatte statt. Zur Montage wird die Klammer nach der Befestigung des Bauteils auf der Leiterplatte auf das Bauteil, beispielsweise einen Elektrolytkondensator aufgeschoben und weitet sich dabei elastisch auf. Die inneren Kanten der Klammer gleiten dabei über die Oberfläche des Bauteils. Das Bauteil stützt sich über die oben genannten Hohlprofile an der Leiterplatte ab. Der Toleranzausgleich wird sowohl durch die Zwischenlageelemente als auch durch die Hohlprofile geleistet und führt zu einem Reibschluß der Klammer am Bauteil einerseits und an der Leiterplatte andererseits.
ZEICHNUNGENThe U-shaped bracket may also have on its inner side elastically damping intermediate layer elements in the form of one or more strips, which rest against the component. These can be between the clamp and the component clamped, but also be glued by means of double-sided adhesive tape. By means of the strips on the one hand ensures that the clip adheres to the component by frictional engagement. On the other hand, vibrations are already damped between the component and the clip and tolerance compensation takes place both between the clip and the component and with respect to the positioning of the clip with respect to the printed circuit board. For mounting, the clip is pushed onto the component, for example an electrolytic capacitor, after the component has been fastened to the printed circuit board, thereby expanding elastically. The inner edges of the clamp slide over the surface of the component. The component is supported on the above-mentioned hollow profiles on the circuit board. The tolerance compensation is made both by the intermediate layer elements and by the hollow profiles and leads to a frictional engagement of the clamp on the component on the one hand and on the circuit board on the other. DRAWINGS
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.In the following the invention will be shown with reference to an embodiment in a drawing and described below.
Dabei zeigtIt shows
Figur 1 die typische Anordnung von zylindrischen Elektrolytkondensatoren in einer Schaltungsanord- nung ;Figure 1 shows the typical arrangement of cylindrical electrolytic capacitors in a circuit arrangement;
Figur 2 schematisch einen zylindrischen Elektrolytkondensator und die Richtung der Hauptschwingungsmode; Figur 3 einen zylindrischen Elektrolytkondensator auf einer Schaltplatine mit einem Dämpfungselement;FIG. 2 schematically shows a cylindrical electrolytic capacitor and the direction of the main oscillation mode; 3 shows a cylindrical electrolytic capacitor on a circuit board with a damping element;
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Figur 1 zeigt zwei zylindrische Elektrolytkondensatoren 1, 2 in perspektivischer Ansicht, die auf eine Schaltplatine 3 aufgelötet sind. Die Längsachsen der Elektrolytkondensatoren 1, 2 stehen senkrecht aufeinander. Die Schwingungsanregung innerhalb eines Kraftfahrzeugs kann durchaus anisotrop sein, so dass einer der beiden Kondensatoren in anderen Schwingungsmoden angeregt wird als der andere.Figure 1 shows two cylindrical electrolytic capacitors 1, 2 in perspective view, which are soldered onto a circuit board 3. The longitudinal axes of the electrolytic capacitors 1, 2 are perpendicular to each other. The vibration excitation within a motor vehicle may well be anisotropic, so that one of the two capacitors is excited in different vibration modes than the other.
Grundsätzlich sind die Anregungen jedoch vielfältig und auf mehrere Richtungen verteilt, so dass für die Dämpfung aller Schwingungsmoden Sorge getragen werden sollte.In principle, however, the suggestions are varied and distributed over several directions, so that the attenuation of all vibration modes should be taken care of.
Schematisch sind in der Figur 1 außerdem Leiterbahnen auf der Platine 3 angedeutet, mit denen die gezeigten Kondensatoren über die Anschlussdrähte 4, 5 mittels Lötung verbunden sind.Schematically, conductor tracks on the circuit board 3 are also indicated in FIG. 1, with which the capacitors shown are connected via the connecting wires 4, 5 by means of soldering.
Figur 2 zeigt schematisch in einer dreidimensionalen Ansicht einen zylindrischen Elektrolytkondensator 1, der an seinen beiden Stirnseiten, von denen nur eine 6 dargestellt ist, mittels Anschlussdrähten 7 mit einer Schaltplatine 3 durch Löten verbunden ist. Die am stärksten angeregte Schwingungsmode ist die Kippschwingung des Kondensators, um die Befestigungspunkte 8 beziehungsweise die diese verbindende Achse herum, die durch die Pfeile 9, 10 angedeutet ist. Die Frequenz dieser Mode kann beispielsweise in der Größenordnung 200 Hz liegen.
Eine derartige Schwingung beansprucht das Material des Verbindungsdrahtes 7, so dass früher oder später ein Bruch eintreten kann, der dann vorzugsweise an der Lötstelle 8 auftreten oder an der Austrittstelle 11 des Anschlussdrahtes aus dem Kondensator kann.Figure 2 shows schematically in a three-dimensional view of a cylindrical electrolytic capacitor 1, which is connected at its two end faces, of which only one is shown 6, by means of connecting wires 7 with a circuit board 3 by soldering. The most excited vibration mode is the tilting vibration of the capacitor around the attachment points 8 or the axis connecting them, which is indicated by the arrows 9, 10. The frequency of this mode may be, for example, in the order of 200 Hz. Such a vibration claimed the material of the connecting wire 7, so that sooner or later a break can occur, which then preferably occur at the solder joint 8 or at the exit point 11 of the lead wire from the capacitor.
Figur 3 zeigt einen zylindrischen Elektrolytkondensator 1, der, wie schon in den oben beschriebenen Figuren mittels eines Anschlussdrahtes 7 mit einer Schaltplatine 3 kontaktiert ist. Der auf der gegenüberliegenden Stirnseite liegende Anschlussdraht ist nicht dargestellt.FIG. 3 shows a cylindrical electrolytic capacitor 1 which, as in the figures described above, is contacted to a circuit board 3 by means of a connection wire 7. The lying on the opposite end side connecting wire is not shown.
Auf die zylindrische Mantelfläche 12 des Kondensators 1 ist eine u- förmige Klammer 13 aufgeschoben und dort durch Klemmung befestigt. Sie besteht aus einem elastischen Kunststoffmaterial beispielsweise einem Gießharz.On the cylindrical surface 12 of the capacitor 1, a U-shaped bracket 13 is pushed and fastened there by clamping. It consists of an elastic plastic material such as a casting resin.
Bei der Auswahl der verwendeten Materialien muss grundsätzlich dafür gesorgt werden, dass diese eine Temperaturstabiliät bis über 125° C aufweisen, um den typischen Umgebungsbedingungen beispiels- weise im Motorraum eines Kraftfahrzeuges gerecht zu werden.When selecting the materials used, it must always be ensured that they have a temperature stability above 125 ° C in order to meet the typical ambient conditions, for example in the engine compartment of a motor vehicle.
Um Gewicht zu sparen und eine höhere Elastizität zu erreichen können in der u- förmigen Klammer 13 Fenster 14 ausgenommen sein. An der Innenseite der Klammer 13 können mehrere elastische, dämpfende Streifen aus einem Elastomer oder eine durchgehende Schicht 20,21 aus einem entsprechenden Ma- terial vorgesehen sein zum Toleranzausgleich und um einen guten Reibschluß zwischen der Klammer und dem Bauteil zu erreichen.In order to save weight and achieve greater elasticity, windows 14 can be excluded in the U-shaped bracket 13. On the inner side of the clamp 13, a plurality of elastic, damping strips made of an elastomer or a continuous layer 20, 21 of a corresponding material may be provided for tolerance compensation and to achieve good frictional engagement between the clamp and the component.
Die freien Schenkel 15 der Klammer enden in Anschlusskanten 16, 17, die jeweils einen Flansch zur Befestigung elastischer Hohlkörper 18, 19 aufweisen. Diese elastischen Hohlkörper sind in dem gezeig- ten Beispiel als Hohlprofile aus einem Silikonelastomer ausgebildet, das mittels eines doppelseitigenThe free legs 15 of the clip end in connecting edges 16, 17, each having a flange for fastening elastic hollow body 18, 19 have. These elastic hollow bodies are formed in the example shown as hollow profiles of a silicone elastomer, which by means of a double-sided
Klebestreifens an den Kanten 16, 17 befestigt ist.Adhesive tape is attached to the edges 16, 17.
Eine Befestigung der Hohlprofile 18, 19 zu der Leiterp latine 3 braucht nicht vorgesehen zu sein, da die Form und Größe der Klammer 13 und die Länge der Schenkel 15 im Vergleich zu der Länge der An- schlussdrähte 7 so gestaltet ist, dass beim Aufschieben der Klammer 13 auf den Elektrolytkondensator 1 die Hohlkörper 18, 19 unter elastischer Verformung und Reibschluss gegen die Schaltplatine 3 gedrückt werden.
Hierdurch findet keine besondere Versteifung der Verbindung zwischen dem Elektrolytkondensator 1 und der Schaltplatine statt, jedoch eine effektive Dämpfung der Kippschwingung, wie sie in der Figur 2 gezeigt ist, und anderer Moden.An attachment of the hollow sections 18, 19 to the Leiterp latine 3 need not be provided, since the shape and size of the bracket 13 and the length of the legs 15 in comparison to the length of the connecting wires 7 is designed so that when pushing the Clamp 13 on the electrolytic capacitor 1, the hollow body 18, 19 are pressed under elastic deformation and frictional engagement against the circuit board 3. As a result, no special stiffening of the connection between the electrolytic capacitor 1 and the circuit board takes place, but an effective damping of the tilting oscillation, as shown in Figure 2, and other modes.
Die Klammer 13 kann entweder vor oder nach dem Auflöten des Kondensators 1 auf die Schaltplatine 3 auf den Kondensator aufgesetzt werden.The clamp 13 can be placed on the circuit board 3 either before or after the soldering of the capacitor 1 to the capacitor.
Auf der Schaltplatine 3 muss kein Platz für Versteifungselemente freigehalten werden. Zwar können im Bereich der Abstützung der Hohlprofile 18, 19 keine Bauelemente vorgesehen werden, jedoch können dort Leiterbahnen verlaufen und auf der Unterseite der Platine können auch Bauelemente angeordnet werden.On the circuit board 3 no space for stiffening elements must be kept free. Although no components can be provided in the area of support of the hollow sections 18, 19, conductor tracks can run there and components can also be arranged on the underside of the board.
Das Material, aus dem die Klammer 13 besteht, kann ebenfalls stark dämpfende Eigenschaften haben, so dass eine Abstützung auf der Schaltplatine 3 auch ohne die Hohlprofile 18, 19 schon eine ausrei- chende Dämpfung bewirken kann.The material of which the clamp 13 is made can likewise have strongly damping properties, so that a support on the circuit board 3 can already produce a sufficient damping even without the hollow profiles 18, 19.
Durch die erfindungsgemäße Dämpfungsrichtung wird bei geringem konstruktiven und Kostenaufwand sowie geringem Prozessaufwand eine effektive Dämpfung und damit eine Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit und Verlängerung der Lebensdauer erreicht werden.Due to the damping direction according to the invention an effective damping and thus an increase in operational reliability and life extension is achieved with low design and cost and low process cost.
Es versteht sich, dass die Realisierung der Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist und auch durch andere Kombinationen der genannten Merkmale verwirklicht werden kann.
It is understood that the realization of the invention is not limited to the embodiment shown and can also be realized by other combinations of said features.
ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGARTROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGART
Schaltungsanordnung mit einem mechanischen DämpfungselementCircuit arrangement with a mechanical damping element
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
Claims
1. Schaltungsanordnung mit einem Bauelement (1, T), das mittels wenigstens eines leitenden Anschlussdrahtes (4, 7) mit einer Leiterplatte (3) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein mechanisches Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19), das auf seiner einen Seite mit dem Bauelement oder einem mit diesem fest verbundenen Teil und auf der anderen Seite mit der Leiterplatte (3) oder einem mit dieser fest verbundenen Teil gekoppelt ist.1. Circuit arrangement having a component (1, T) which is connected by means of at least one conductive connecting wire (4, 7) to a printed circuit board (3), characterized by a mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) which is coupled on its one side to the component or a part fixedly connected thereto and on the other side to the printed circuit board (3) or a part fixedly connected thereto.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) an dem Bauelement (1, 2) befestigt ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) on the component (1, 2) is attached.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) an der Leiterplatte (3) oder an einem mit dieser verbundenen oder auf dieser abgestützten Halteelement befestigt ist.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) is attached to the circuit board (3) or to a connected thereto or supported on this holding element.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) zwischen dem Bauelement (1, 2) einerseits und der Leiterplatte (3) oder auf dieser abgestützten Halteelement andererseits eingeklemmt ist.4. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) between the component (1, 2) on the one hand and the circuit board (3) or supported on this holding element on the other is trapped.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) ein elastisch verformbares Material aufweist.5. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) has an elastically deformable material.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) einen elastisch verformbaren Hohlkörper (18, 19) aufweist.6. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) has an elastically deformable hollow body (18, 19).
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) auf das Bauelement (1, 2) aufklemmbar ist und sich mittels wenigstens eines Abstützelementes (15, 18, 19) an der Leiterplatte abstützt.7. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) on the component (1, 2) can be clamped and by means of at least one support element ( 15, 18, 19) is supported on the circuit board.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (18, 19) aus einem elastisch verformbaren Material besteht.8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the support element (18, 19) consists of an elastically deformable material.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (18, 19) ein elastisches Hohlprofil aufweist.9. Circuit arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the support element (18, 19) has an elastic hollow profile.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Dämpfungselement (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) eine u-förmige Klammer aufweist, die elastisch auf das Bauelement (1, 2) aufklemmbar ist und an den freien Schenkeln elastisch verformbare Körper (18, 19) aufweist, die an der Leiterplatte anliegen.10. Circuit arrangement according to claim 1, 2, 4 or one of the following, characterized in that the mechanical damping element (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19) has a U-shaped bracket which elastically on the device ( 1, 2) can be clamped and on the free legs elastically deformable body (18, 19), which rest against the circuit board.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schenkel der Klammer aufeinander zulaufen und an ihren Enden je einen elastisch verformbaren Körper (18, 19) tragen.11. Circuit arrangement according to claim 10, characterized in that the free legs of the clamp converge towards one another and each carry at their ends an elastically deformable body (18, 19).
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbaren Körper (18, 19) Hohlprofile aus einem Silikonwerkstoff sind.12. Circuit arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the elastically deformable body (18, 19) are hollow profiles of a silicone material.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass die elastisch verformbaren Hohlprofile (18, 19) mittels doppelseitigen Klebebandes an den freien Schenkeln der Klammer befestigt sind.13. Circuit arrangement according to claim 12, characterized in that in that the elastically deformable hollow profiles (18, 19) are fastened to the free legs of the clip by means of double-sided adhesive tape.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass, zwischen der u- förmigen Klammer und dem Bauelement (1,2) wenigstens ein Streifen14. Circuit arrangement according to claim 10 or one of the following, characterized in that, between the U-shaped bracket and the component (1,2) at least one strip
(20,21) eines Dämpfungsmaterials angeordnet ist.
(20,21) is arranged a damping material.
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