WO2008125371A1 - Kontaktierungssystem mit vibrationsdämpfer für strommessungsanordnungen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a contacting system with vibration steamer for current measuring arrangements according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a current measuring arrangement, in particular for electronic controls in the automotive industry.
- a disadvantage of the contacts formed in this way is that this concept can only be applied to the respectively specific contacts by means of a metallic receptacle to be provided on the housing side of the circuit unit.
- these concepts presuppose per se that a special contact as a bolt with holding and contact terminal must be formed on the circuit unit for receiving the shunt resistor unit.
- This also requires an increased accuracy of fit of the arrangement of the entire component relative to the special contact to the unit with the measuring resistor.
- the contact pins in this arrangement are additional borrowed with the full weight of the shunt unit, which represents a mechanical vulnerability over the entire life of the control, especially in motor vehicles by the relatively strong vibration load.
- the known contacts are less flexible and therefore in the course of the entire life additionally error-prone, if it is strongly vibration and thermally loaded housing and components.
- the object of the invention is therefore to provide a simplified concept for contacting vibration-loaded electronic components for current measurement, which allows a simplified assembly and at the same time has a long service life.
- the contacting system of the present invention has the decisive advantage over the previously known contacts that it does not require expensive and expensive materials for the production.
- the construction of at least one coil spring and the basic support with damping element also allows a cost-effective and flexible adaptation of the connection system to different specifications, for example, for dimensioning and spacing of the Kunststofftechniksstel- len and the control electronics.
- the system according to the invention offers a long service life and excellent resistance to both mechanical and environmental influences.
- By means of one or more integrated coil springs made of an electrically conductive material both a recording of the vibrations and vibrations as well as an electrical contact to the Stromtrager can be produced.
- the arrangement according to the invention therefore offers not only increased reliability but also easier assembly without error.
- the integration of the spiral spring ensures a considerably simplified construction.
- the conductive permanently elastic elements of metallic or non-metallic conductive spring elements preferably of metallic coil springs or metallic leaf springs may be formed.
- the permanently elastic elements can be made of a conductive, elastic plastic. Above all, it is important that adequate electrical conductivity in conjunction with the vibration-damping property is provided for the contact.
- the non-conductive carrier can be adapted in its shape and dimension to the specifications of the electronic component and the current transformer.
- the non-conductive carrier of a non-electrically conductive thermoset or thermoset, for example, preferably made of PA, PS and / or PP.
- the insulating support can have openings in the region of the permanently elastic elements, such that the elements come into contact with the current transformer through the openings. In this way it is possible, in addition to a thermal separation of Circuit unit and the Stromtragers additionally provide a mechanical reinforcement and an electromagnetic shielding at your disposal.
- the non-conductive carrier can be fixed in a preferred embodiment of the invention by means of a cylinder screw, by gluing and / or latching to the current transformer.
- the circuit unit can be attached to the non-conductive carrier by means of a snap connection.
- An inventive contacting concept of a vibration-loaded electronic component for measuring current can particularly preferably be used as part of control electronics, in particular for transmissions, hybrid applications, vehicle electrical system and / or for motors, in the automobile industry.
- FIG. 1 shows a sectional representation of a contacting system according to the invention
- FIG. 2 shows an enlarged illustration of a contacting region A from FIG. 1.
- a shunt resistor 3 is used for current measurement in a current transformer 2.
- a non-conductive support 4 is arranged, can be embedded in the two electrically conductive coil springs 5.
- the non-conductive carrier 4 can additionally function as a vapor-generating element and in this way advantageously affect the service life, especially in vibration-loaded electronic components.
- the shunt resistor 3 is arranged in the current transformer 2 between the coil springs 5.
- the coil springs 5 make an electrically conductive connection between the current transformer 2 and a circuit unit 6, which can be mounted on the non-conductive support 4, for example by a simple snap connection. This arrangement therefore also offers the advantage of a particularly easy installation.
- the non-conductive carrier 4 is arranged between the current transformer 2 and the circuit unit 6.
- the current can be tapped before and after the shunt resistor 3 and passed to the circuit unit 6.
- An evaluation of the measured current values can also be carried out in the circuit unit 6 and the values can be forwarded to other components, for example evaluation units or signal transmitters, if appropriate.
- FIG. 2 shows an enlarged view of the detail A from the contacting region of the contacting system 1 from FIG. 1.
- an electrically conductive spiral spring 5 is embedded in a nonconductive carrier 4, which is arranged between the current carrier 2 and the circuit unit 6 ,
- the coil spring 5 can establish an electrically conductive connection between the current transformer 2 and the circuit unit 6 via contact points 7.
- the contact system according to the invention due to the contact system according to the invention, the production of a contact for vibration-loaded electronic components for current measurement is provided for the first time to a circuit unit, in which contact with one or more permanently elastic elements made of an electrically conductive material integrated in a non-conductive carrier Stromtrager can be produced.
- the arrangement according to the invention therefore offers not only increased reliability but also easier assembly without error susceptibility.
- the integration of the coil spring ensures a considerably simplified construction.
Abstract
Erfindungsgemäss wird aufgrund des erfindungsgemässen Kontaktierungssystems erstmals die Herstellung von einer Kontaktierung für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung an eine Schaltungseinheit bereit gestellt, in dem mittels einer oder mehrerer in einem nicht leitenden Träger integrierter dauerelastischer Elemente aus einem elektrisch leitenden Material ein Kontakt zum Stromträger hergestellt werden kann. Die erfindungsgemässe Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleranfälligkeit. Zudem stellt die Integration der dauerelastischen Kontakte einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.
Description
Beschreibung
Kontaktierungssystem mit Vibrationsdampfer für Strommessungsanordnungen
Die Erfindung betrifft ein Kontaktierungssystem mit Vibrationsdampfer für Strommessungsanordnungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Strommessungsanordnung, insbesondere für elektro- nische Steuerungen in der Automobilindustrie.
Stand der Technik
Moderne Anordnungen zur Messung eines elektrischen Stroms, das heißt insbesondere Strommessanordnungen, die direkt vor Ort beispielsweise in einem Kraftfahrzeugbordnetz eingesetzt werden, unterliegen einer Vielzahl von umgebungsabhangigen Anforderungen. Neben der Langzeitstabilitat und Ausfallsicherheit der Anordnung stehen die teilweise erhöhten Be- triebstemperaturen sowie die durch die standige Vibrationsbelastung mechanisch anspruchsvolle Umgebung des Einsatzortes Kraftfahrzeug im Vordergrund. Daher ist es unerlasslich, dass die empfindlichen Anordnungen soweit wie möglich vor diesen Einflüssen geschützt werden. Daneben spielen die strengen Vorgaben zur elektromagnetischen Abschirmung eine immer großer werdende Rolle, da insbesondere im Motorraum eine Vielzahl von Elektroniken und Computerteilen zusammengefasst werden. Gerade die Konzeption der Kontaktierstellen der Elektroniken stellt eine große Herausforderung dar.
Es sind verschiedene Konzepte bekannt, die Kontaktierung des Nebenwiderstands in einer Strommessanordnung herzustellen. So wird gemäß der Patentschrift EP 1 030 185 Bl einfach eine e- lektrische Verbindung über eine Lotverbindung unmittelbar mit den Anschlusselementen des Nebenwiderstands und der Schaltungsvorrichtung beziehungsweise dem Schaltungstrager vorgesehen. Die Schaltungsanordnung hat dadurch eine elektrisch
leitende Verbindung mit dem Nebenwiderstand und eine Erfassung des durch den Nebenwiderstand fließenden Stroms ist dadurch möglich.
Eine solche herkömmliche Anordnung zeigt mehrere Nachteile. Einerseits kann es zu Montagefehlern bei der Komponentenmontage oder spater bei der Reparatur kommen. Dies fuhrt möglicherweise zur Erhöhung des elektrischen Ubergangswiderstands der Lotverbindung oder zum Bruch selbiger und zu Störungen im Gerat. Andererseits erfordert diese Art der unmittelbaren e- lektrischen Verbindung einen relativ hohen Montageaufwand, da die Lot- oder Schweißstelle genau angesteuert werden muss und insoweit geringe Toleranzen eingehalten werden müssen. Zudem agiert die direkte Verbindung mittels Loten oder Schweißen als thermische Brücke, was dazu fuhren kann, dass unerwünscht hohe Temperaturen von der Stromschiene mit dem Nebenwiderstand auf die Schaltungsanordnung übertragen werden. In diesem Zusammenhang sind in der jüngsten Vergangenheit verschiedene Entkopplungen zur thermischen Trennung der Ein- heit mit dem Nebenwiderstand und der Schaltungseinheit für eine entsprechende Strommessvorrichtung entwickelt worden.
Die DE 10 2004 037 194 Al beschreibt ein solches Konzept zur elektrischen Kontaktierung einer Schaltungsanordnung mit ei- nem Nebenwiderstand zur Strommessung.
Nachteilig bei den so ausgebildeten Kontaktierungen ist, dass sich dieses Konzept nur auf die jeweils speziellen Kontaktierungen mittels einer an der Gehauseseite der Schaltungsein- heit vorzusehenden metallischen Aufnahme anwenden lasst. Damit setzen diese Konzepte per se voraus, dass eine spezielle Kontaktierung als Bolzen mit Halte- und Kontaktklemme an der Schaltungseinheit zur Aufnahme der Nebenwiderstandseinheit ausgebildet sein muss. Dies erfordert zudem eine erhöhte Passgenauigkeit der Anordnung des gesamten Bauteils relativ zum speziellen Kontakt an die Einheit mit dem Messwiderstand. Außerdem sind die Kontaktbolzen in dieser Anordnung zusatz-
lieh mit dem vollen Gewicht der Nebenwiderstandseinheit belastet, was über die gesamte Lebensdauer der Steuerung insbesondere bei Kraftfahrzeugen durch die relativ starke Vibrationsbelastung eine mechanische Schwachstelle darstellt.
Darüber hinaus sind die bekannten Kontaktierungen wenig flexibel und daher im Laufe der gesamten Lebensdauer zusatzlich fehleranfallig, wenn es sich um stark vibrations- und thermisch belastete Gehäuse und Bauteile handelt.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Konzept zur Kontaktierung von vibrationsbelasteten elektronischen Bauteilen zur Strommessung bereit zu stellen, das eine vereinfachte Montage erlaubt und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweist.
Dies wird erfindungsgemaß mit einer Vorrichtung entsprechend des Patentanspruchs 1 erreicht.
Erfindungsgemaß wird vorgeschlagen, ein Kontaktierungskonzept für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung mit einem Stromtrager, einem Nebenwiderstand und einer Schaltungseinheit zur Verfugung zu stellen, das einen nicht leitenden Trager zwischen der Schaltungseinheit und dem Stromtrager aufweist, wobei der nicht leitende Trager ein o- der mehrere elektrisch leitende dauerelastische Elemente aufweist, welche zwischen dem Stromtrager vor und hinter dem Ne- benwiderstand und der Schaltungseinheit eine elektrisch leitende Verbindung herstellen können.
Das Kontaktierungssystem der vorliegenden Erfindung weist gegenüber den bisher bekannten Kontaktierungen den entscheiden- den Vorteil auf, dass es keine aufwendigen und teueren Materialien zur Herstellung benotigt. Der Aufbau aus mindestens einer Spiralfeder und dem Grundtrager mit Dampfungselement
erlaubt zudem eine kostengünstige und flexible Anpassung des Anschlusssystems an unterschiedliche Vorgaben beispielsweise zur Dimensionierung und Beabstandung der Kontaktierungsstel- len und der Steuerungselektronik. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemaße System aufgrund der eingesetzten Materialien eine hohe Lebensdauer und eine ausgezeichnete Widerstandfa- higkeit gegenüber sowohl mechanischen als auch umweltbedingten Einflüssen. Mittels einer oder mehrerer integrierter Spiralfedern aus einem elektrisch leitenden Material kann sowohl eine Aufnahme der Schwingungen und Vibrationen als auch ein elektrischer Kontakt zum Stromtrager hergestellt werden. Die erfindungsgemaße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine erleichterte Montage ohne Fehleran- falligkeit. Zudem stellt die Integration der Spiralfeder ei- nen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die leitenden dauerelastischen Elemente aus metallischen oder nicht-metallischen leitenden Federelementen, bevorzugt aus metallischen Spiralfedern oder metallischen Blattfedern, ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die dauerelastischen Elemente aus einem leitenden, federelastischen Kunststoff gefertigt werden können. Wichtig ist dabei vor allem, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in Verbin- düng mit der vibrationsdampfenden Eigenschaft für die Kontak- tierung zur Verfugung gestellt wird.
Der nicht leitende Trager kann in seiner Gestalt und Dimension an die Vorgaben des elektronischen Bauteils und des Strom- tragers angepasst werden. Bevorzugt wird der nicht leitende Trager aus einem nicht elektrisch leitenden Thermo- oder Duroplast, beispielsweise bevorzugt aus PA, PS und/oder PP gefertigt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der isolierende Trager Offnungen im Bereich der dauerelasti- sehen Elemente derart aufweisen, dass die Elemente durch die Offnungen mit dem Stromtrager in Kontakt kommen. Auf diese Weise ist es möglich, neben einer thermischen Trennung der
Schaltungseinheit und des Stromtragers zusatzlich eine mechanische Verstärkung und eine elektromagnetische Abschirmung zur Verfugung zu stellen.
Der nicht leitende Trager kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Zylinderschraube, mittels Kleben und/oder Verrasten an den Stromtrager befestigt werden .
Hierdurch wird eine weitere Vereinfachung der Montage erzielt .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Schaltungseinheit an dem nicht leitenden Trager mit- tels einer Schnappverbindung befestigt werden.
Auf diese Weise kann eine schonende und universelle Befestigung der Schaltungsplatine sichergestellt werden. Ein nachtraglicher Austausch wird durch diese Ausgestaltung ohne das Losen und erneute Knüpfen starrer elektrischer Verbindungen beispielsweise mittels Loten oder Schweißen möglich.
Ein erfindungsgemaßes Kontaktierungskonzept eines vibrations- belasteten elektronischen Bauteils zur Strommessung kann be- sonders bevorzugt als Bestandteil einer Steuerelektronik, insbesondere für Getriebe, Hybridanwendungen, Bordnetz und/oder für Motoren, in der Automobilindustrie verwendet werden .
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand einer Ausfuhrungsvariante in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert, ist jedoch nicht hierauf beschrankt.
In dieser zeigt: Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemaßes KontaktierungsSystems ,
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Kontaktierbereichs A aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungemaßen Kontaktiersystems 1. In diesem wird in einen Stromtrager 2 ein Nebenwiderstand 3 zur Strommessung eingesetzt. Auf dem Stromtrager ist ein nicht leitender Trager 4 angeordnet, in den zwei elektrisch leitende Spiralfedern 5 eingelassen sein können. Der nicht leitende Trager 4 kann zusatzlich als Damp- fungselement funktionieren und sich auf diese Weise vorteilhaft auf die Lebensdauer gerade in vibrationsbelasteten e- lektronischen Bauteilen auswirken. Der Nebenwiderstand 3 ist im Stromtrager 2 zwischen den Spiralfedern 5 angeordnet. Die Spiralfedern 5 stellen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Stromtrager 2 und einer Schaltungseinheit 6 her, die auf dem nicht leitenden Trager 4, beispielsweise durch eine einfache Schnappverbindung, befestigt sein kann. Diese Anordnung bietet daher auch den Vorteil einer besonders leichten Montage. Der nicht leitende Trager 4 ist zwischen dem Stromtrager 2 und der Schaltungseinheit 6 angeordnet.
Durch die Spiralfedern 5 kann der Strom vor und nach dem Nebenwiderstand 3 abgegriffen und an die Schaltungseinheit 6 geleitet werden. In der Schaltungseinheit 6 kann auch eine Auswertung der gemessenen Stromwerte erfolgen und die Werte gegebenenfalls an weitere Bauteile, beispielsweise Auswerteeinheiten oder Signalgeber, weitergeleitet werden.
Fig. 2 zeigt als vergrößerte Darstellung das Detail A aus dem Kontaktierbereich des Kontaktiersystems 1 aus Fig. 1. In die- sem Kontaktierbereich ist in einen nicht leitenden Trager 4, der zwischen Stromtrager 2 und Schaltungseinheit 6 angeordnet ist, eine elektrisch leitende Spiralfeder 5 eingelassen. Die Spiralfeder 5 kann zwischen dem Stromtrager 2 und der Schaltungseinheit 6 über Kontaktstellen 7 eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.
Zusammenfassend wird aufgrund des erfindungsgemaßen Kontak- tierungssystems erstmals die Herstellung von einer Kontaktie- rung für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung an eine Schaltungseinheit bereit gestellt, in dem mittels einer oder mehrerer in einem nicht leitenden Trager integrierter dauerelastischer Elemente aus einem elektrisch leitenden Material ein Kontakt zum Stromtrager hergestellt werden kann. Die erfindungsgemaße Anordnung bietet mithin neben einer erhöhten Zuverlässigkeit auch eine er- leichterte Montage ohne Fehleranfalligkeit . Zudem stellt die Integration der Spiralfeder einen erheblich vereinfachten Aufbau sicher.
Claims
1. Kontaktierungskonzept (1) für vibrationsbelastete elektronische Bauteile zur Strommessung mit einem Stromtrager (2), einem Nebenwiderstand (3), einer Schaltungseinheit (6) und einem nicht leitenden Trager (4) zwischen der Schaltungseinheit (6) und dem Stromtrager (2) , dadurch gekennzeichnet , das s der nicht leitende Trager (4) ein o- der mehrere elektrisch leitende dauerelastische Elemente (5) aufweist, welche zwischen dem Stromtrager (2) vor und hinter dem Nebenwiderstand (3) und der Schaltungseinheit (6) eine elektrisch leitende Verbindung herstellen.
2. Kontaktierungskonzept nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die leitenden dauerelastischen Elemente (5) aus metallischen oder nicht-metallisch leitenden Federelementen, bevorzugt aus metallischen Spiralfedern oder metallischen Blattfedern, ausgebildet sind.
3. Kontaktierungskonzept nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht leitende Trager (4) aus einem Isoliermaterial, bevorzugt aus einem Thermo- oder Duroplasten und besonders bevorzugt aus PA, PP und/oder PS gefertigt ist.
4. Kontaktierungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht leitende Trager (4) mittels einer Zylinderschraube, mittels Kleben und/oder Verrasten an den Stromtrager (2) befestigbar ist.
5. Kontaktierungskonzept nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinheit (6) an dem nicht leitenden Trager (4) mittels einer Schnappverbindung befestigbar ist.
6. Verwendung eines Kontaktierungskonzepts nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein vibrationsbelastetes elektronisches Bauteil als Bestandteil einer Vorrichtung zur Strommessung für eine Steuerelektronik, insbesondere für Getriebe, Hybridanwendungen, Bordnetz und/oder für Motoren, in der Automobilindustrie.
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08709057 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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