DE102006006846B3

DE102006006846B3 - Elektrischer Leistungsverteiler und elektrisches Stanzgitter dafür

Info

Publication number: DE102006006846B3
Application number: DE102006006846A
Authority: DE
Inventors: Gunther Chritz
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-16
Also published as: US8068348B2; EP1984211B1; EP2543551B1; EP1984211A2; WO2007093294A3; WO2007093294A2; US20090016035A1; EP2543551A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsverteiler für eine Elektrik, insbesondere eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, mit einer Platine (200), einem auf der Platine (200) angeordneten Stanzgitter (100) und einem elektrischen Bauteil (300, 310), das auf der Seite des Stanzgitters (100) an der Platine (200) angeordnet ist, wobei ein elektrischer Kontakt (350) des elektrischen Bauteils (300, 310) durch eine Durchgangsausnehmung in der Platine (200) hindurchragt, wobei das Stanzgitter (100) zwischen dem elektrischen Bauteil (300, 310) und der Platine (200) angeordnet ist, und das Stanzgitter (100) in einem Bereich (130) um den elektrischen Kontakt (350) des elektrischen Bauteils (300, 310) herum ausgenommen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Stanzgitter zur Stromversorgung einer Platine (200) eines elektrischen Leistungsverteilers (1), mit einer Stromeinspeisung (110), die eine Mehrzahl von Zungen (111, 112; 113) aufweist, und wenigstens eine Zunge (111, 112; 113) aus einer Ebene des Stanzgitters (100) derart herausbiegbar ist, dass zwei Zungen (111, 112; 113) einen gemeinsamen, aneinander anliegenden Abschnitt (115) bilden, der von einem elektrischen Stecker, insbesondere einem Tab, elektrisch kontaktierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsverteiler für eine Elektrik, insbesondere eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, und ein elektrisches Stanzgitter zur Stromversorgung einer Platine eines solchen elektrischen Leistungsverteilers.

Leistungsverteiler finden insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Verteilung hoher elektrischer Ströme Anwendung und sind z. B. Bestandteil von sogenannten Zentralelektriken. In den elektrischen Systemen von Kraftfahrzeugen stellen Zentralelektriken die Schnittstellen zwischen elektrischen bzw. elektronischen Steuergeräten und elektrischen Leitungen bzw. Leitungssträngen dar. Die Zentralelektrik erfüllt im Wesentlichen eine Verteilerfunktion, um elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs, wie z. B. ABS, ESP, Scheibenwischer, Blinker u. ä. über elektrische Leitungen bzw. Kabelbäume mit elektrischem Strom bzw. elektrischer Spannung zu versorgen, und die Funktionstüchtigkeit dieser Verbraucher zu überwachen. Die Ansteuerung der elektrischen Verbraucher erfolgt dabei über Schaltgeräte, die in der Zentralelektrik gemeinsam mit Sicherungen der Verbraucherstromkreise steckbar angeordnet sind. Ferner können Zentralelektriken Steckplätze für Schalter, Widerstände, Relais, Lötkontakte, Pins, Tabs u. ä., sowie Anschlussmöglichkeiten für mit elektrischen Kupplungsorganen versehene Kabelbäume aufweisen.

Die DE 39 28 751 A1 offenbart eine elektrische Anschlusszunge für ein Stanzgitter, welche aus einer Ebene des Stanzgitters um ca. 90° herausgebogen ist und von einem elektrischen Anschlussteil elektrisch kontaktierbar ist. Ferner offenbart die DE 39 28 751 A1 offenbart einen elektrischen Anschluss kasten für eine elektrische Verdrahtung bei Kraftfahrzeugen, wobei der Anschlusskasten im Wesentlichen ein Deckelteil, eine Verbindungsbaugruppe und eines oder mehrere elektrische Anschlussteile aufweist. Die Verbindungsbaugruppe weist eine Mehrzahl von vertikal stehenden elektrischen Leiterstegen auf, die vom elektrischen Anschlussteil mit einem daran ausgebildeten Klemmabschnitt, elektrisch kontaktierbar sind.

Die DE 10 2004 006 575 A1 offenbart einen Leistungsverteiler in reiner Stanzgitter-Technik für ein Kraftfahrzeug. Das Stanzgitter weist nach dem Ausstanzen aus einem Blech mehrere durch Verbindungsstege verbundene Leiterbahnabschnitte auf, in welche bei der Herstellung des Stanzgitters Löcher einge stanzt wurden, wobei in diese Löcher Einpresskontakte einsteckbar sind. Nach dem Stanzvorgang wird das Stanzgitter mit einer Kunststoffumspritzung teilweise umspritzt und anschließend werden die Verbindungsstege zwischen den Leiterbahnabschnitten getrennt, um auf dem Stanzgitter elektrisch voneinander getrennte Bereiche zu erzeugen. Anschließend werden die Einpresskontakte in die Löcher der Leiterbahnabschnitte eingepresst.

Angesichts der vor allem für den Kraftfahrzeugbereich nachteiligen elektrischen Leistungsverteiler in reiner Stanzgitter-Technik (großer Bauraum, hohes Gewicht) sind elektrische Leistungsverteiler in Leiterplatten-Technik bevorzugt.

Leistungsverteiler in Leiterplatten-Technik und Stanzgitter dafür sind aufgrund vergleichsweise langer Stromtransportpfade auf der Platine und teilweise schmaler Stromtransportpfade auf dem Stanzgitter thermisch stark belastet. Dies ist auf vergleichsweise große Ausnehmungen innerhalb des Stanzgitters zurückzuführen. Ferner ist dadurch das Stanzgitter instabil und es kann dadurch schnell zu Beschädigungen des Stanzgitters kommen.

Zum Stand der Technik von Stanzgittern und von elektrischen Leistungsverteilern siehe auch die Erläuterungen zu den 1–3 der Zeichnung.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten elektrischen Leistungsverteiler mit einem verbesserten Stanzgitter anzugeben, wobei der elektrische Leistungsverteiler ein verbessertes thermisches Verhalten aufweisen und das Stanzgitter gegenüber Beschädigungen weniger anfällig sein soll. Darüber hinaus sollen der elektrische Leistungsverteiler bzw. das elektrische Stanzgitter kostengünstiger herzustellen sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen elektrischen Leistungsverteiler für eine Elektrik, insbesondere eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, gelöst, wobei der Leistungsverteiler eine Platine und ein auf der Platine angeordnetes Stanzgitter aufweist, und das Stanzgitter für ein elektrisches Bauteil, welches auf der Seite des Stanzgitters an der Platine angeordnet ist, im Bereich wenigstens eines elektrischen Kontakts des elektrischen Bauteils derart ausgenommen ist, dass ein Bereich des Stanzgitters zwischen dem elektrischen Bauteil und der Platine angeordnet ist.

Die Ausnehmungen im Stanzgitter für die Kontakte der elektrischen Bauteile sind dabei selbstverständlich derart dimensioniert, dass das Stanzgitter diese elektrischen Kontakte nicht elektrisch kontaktierten kann. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, die elektrischen Bauteile direkt auf dem Stanzgitter anzuordnen, und dadurch die Stanzgitterpins zur Stromversorgung der Platine bzw. zur Stromversorgung des jeweiligen elektrischen Bauteils so nah wie möglich an das elektrische Bauteil selbst heranzubringen. Dies hat erfindungsgemäß eine Reihe von Vorteilen.

Das Stanzgitter selbst nimmt im Vergleich mit dem Stand der Technik insgesamt mehr Fläche in Anspruch (bei gleichen Außenabmessungen), sodass sich durch größere Materialquerschnitte bzw. -ansammlungen eine erhöhte Stromtragfähigkeit und dadurch eine geringere Erwärmung des Stanzgitters und auch der Platine ergibt. Andererseits muss die Platine bzw. deren Leiterbahnen, durch ein enges Zusammenrücken der Stanzgitterpins mit der Stromversorgung des entsprechenden elektrischen Bauteils, die durch das Stanzgitter gelieferten teilweise hohen elektrischen Ströme nur noch über sehr kurze Strecken transportieren, sodass sich hierdurch auch die Platine selbst nicht mehr so stark erwärmt wie im Stand der Technik.

Da die Stanzgitterpins nach dem Ausstanzen des Stanzgitters direkt benachbart zu denjenigen Abschnitten im Stanzgitter vorgesehen sind, welche zwischen dem elektrischen Bauteil und der Platine vorsehbar sind, sind die Stanzgitterpins geschützt innerhalb der Stanzgitterstruktur zwischen diesen Abschnitten vorgesehen und können daher bei der Handhabung des Stanzgitters nicht mehr beschädigt werden. Die die Stanzgitterpins schützenden Abschnitte des Stanzgitters sind im Vergleich mit den Stanzgitterpins größer bzw. massiver (in der Stanzgitterebene) ausgelegt, sodass diese nicht so leicht beschädigt werden können wie die Stanzgitterpins selbst.

Ferner ergibt sich insgesamt ein steiferes Stanzgitter, da dieses mehr Material verteilt auf dessen Grundfläche aufweist. Darüber hinaus werden bei dem erfindungsgemäßen Stanzgitter im Vergleich mit dem Stand der Technik eine Vielzahl von filigranen Strukturen eingespart, sodass das Stanzgitter auch bei geringeren Dicken (s. u.) einen verbesserten Zusammenhalt aufweist und nicht so schnell beschädigt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stanzgitterpins zur Stromversorgung der Platine bzw. des elektrischen Bauteils derart in der Nähe desjenigen Abschnitts des Stanzgitters, welcher sich zwischen dem elektrischen Bauteil und der Platine befindet, vorgesehen, dass die Stanzgitterpins in unmittelbarer Nähe zu einer Begrenzung des Bauteils bzw. unterhalb des Bauteils vorgesehen sind. Bevorzugt befinden sich dabei die Stanzgitterpins so nah wie möglich an den zu kontaktierenden elektrischen Kontakten des elektrischen Bauteils.

Aufgrund einer erhöhten Stromtragfähigkeit durch die größeren Materialquerschnitte, einer verbesserten Handhabung des Stanzgitters aufgrund geschützter Stanzgitterpins und eines insgesamt stabileren Stanzgitters kann das Stanzgitter zu dessen Kostensenkung und somit auch des elektrischen Leistungsverteilers dünner ausgebildet werden.

Stanzgitter gemäß dem Stand der Technik für Kraftfahrzeuganwendungen sind 0,8mm dick. Erfindungsgemäß ist es nun möglich, das Stanzgitter dünner als 0,8mm auszubilden. Damit das Stanzgitter nach wie vor durch einen Tab gemäß dem Stand der Technik kontaktierbar ist, ist es sinnvoll, die Dicke des Stanzgitters nach einem ganzzahligen Teiler von 0,8mm zu bemessen, und das Stanzgitter im Bereich des elektrisch zu kontaktierenden Stromversorgungstabs entsprechend oft aneinander zu legen, sodass sich eine Dicke von 0,8mm ergibt.

Die Aufgabe, ein – durch die zwischen den elektrischen Bauteilen und der Platine vorgesehenen Abschnitte des Stanzgitters – in seinem Flächenverbrauch größer werdendes Stanzgitter, durch eine Reduzierung der Dicke kostengünstiger zu gestalten, wird mittels eines elektrischen Stanzgitters zur Stromversorgung einer Platine eines elektrischen Leistungsverteilers gelöst, wobei eine Stromeinspeisung des Stanzgitters eine Mehrzahl von aus einer Ebene des Stanzgitters herausbiegbaren Zungen umfasst, und ein jeweiliger Grundriss einer Zunge derart ausgestaltet ist, dass jeweils zwei aufeinander biegbare Zungen einen gemeinsamen Abschnitt zwischen sich ausbilden, welcher von einem elektrischen Stecker, insbesondere einem Tab, umgreifbar ist, und somit das Stanzgitter elektrisch kontaktierbar ist.

Hierdurch ist ein erfindungsgemäß dünner ausgestaltetes Stanzgitter nach wie vor von einem Tab gemäß dem Stand der Technik elektrisch kontaktierbar. Es müssen nur eine entsprechende Anzahl von Abschnitten des Stanzgitters aneinandergelegt werden, damit sich am Stanzgitter ein Bereich ausbildet, der in einem Außendurchmesser einem Innendurchmesser eines Tabs entspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung existieren zwei U-förmige, aufeinander biegbare Zungen, wobei im aufeinandergebogenen Zustand ein Schenkel der ersten U-förmigen Zunge deckungsgleich mit einem Schenkel der anderen U-förmigen Zunge liegt und die beiden verbleibenden Schenkel nicht aneinander anliegen. Somit hat die Stromeinspeisung in einer Seitenansicht ein M-förmiges Aussehen. Der Innendurchmesser des Tabs wird dabei von den beiden aneinanderliegenden Schenkeln der U-förmigen Zungen ausgefüllt. Eine im 90°-Winkel dazu liegende Innenabmessung des Tabs wird entsprechend von den beiden Stegen der U-förmigen Zungen bevorzugt vollständig überbrückt, sodass der Stromversorgungstab in zwei Axialrichtungen fest und verdrehsicher auf der Stromeinspeisung sitzen kann.

Ferner ist die Aufgabe der Erfindung durch ein elektrisches Stanzgitter zur Stromversorgung einer Platine eines elektrischen Leistungsverteilers lösbar, wobei das Stanzgitter eine aus dessen Ebene herausstehende Stromeinspeisung aufweist, und ein von einem Tab zur elektrischen Stromversorgung des Stanzgitters zugänglicher Bereich der Stromeinspeisung ein- oder mehrfach auf sich selbst gefaltet ist.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist diese Stromeinspeisung in ihrem Grundriss (nicht gefalteter Zustand der Stromeinspeisung) ein Rechteck, das abschnittsweise auf sich selbst gefaltet wird. Bevorzugt wird dabei das Rechteck einmal gefaltet, um den für den Tab zugänglichen Bereich der Stromeinspeisung zu bilden. Anschließend – oder davor – wird die Stromeinspeisung aufgerichtet, sodass diese vom Tab elektrisch kontaktierbar ist.

Zur Versteifung einer solchen Stromeinspeisung kann die auf sich selbst gefaltete Stromeinspeisung einen Stützabschnitt aufweisen, der sich im Grundriss an einem freien Ende der Stromeinspeisung befindet. Dieser Stützabschnitt steht dann im gefalteten Zustand der Stromeinspeisung unten (d. h., am außenliegenden Ende der durch den Tab kontaktierbaren Stromeinspeisung) an der Stromeinspeisung hervor und stützt sich bevorzugt in der Ebene des Stanzgitters ab.

Es sei angemerkt, dass die Lösungen der Aufgabe gemäß den Patentansprüchen 1–8 und 18, sowie gemäß den Patentansprüchen 9–18 getrennt voneinander in einem elektrischen Leistungsverteiler bzw. einem elektrischen Stanzgitter vorgesehen sein können.

Ferner betrifft die Erfindung eine Elektrik mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsverteiler bzw. eine Elektrik mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Stanzgitter.

Zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine dreidimensionale Darstellung eines elektrischen Leistungsverteilers gemäß dem Stand der Technik von schräg oben, umfassend eine Platine, ein Stanzgitter und eine Mehrzahl von elektrischen Bauteilen;
2 einen Ausschnitt eines Grundrisses eines Stanzgitters gemäß dem Stand der Technik;
3 eine ausgeschnittene dreidimensionale Darstellung des elektrischen Leistungsverteilers aus 1 von schräg unten, unter Weglassung der Platine;
4 eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsverteilers von schräg oben, umfassend eine Platine, ein Stanzgitter und eine Mehrzahl von elektrischen Bauteilen;
5 einen vollständigen Grundriss eines erfindungsgemäßen Stanzgitters;
6 eine ausgeschnittene dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsverteilers aus 4 von unten, unter Weglassung der Platine;
7 eine dreidimensionale Darstellung des elektrischen Leistungsverteilers aus 4 seitlich von oben im Bereich einer erfindungsgemäßen Stromeinspeisung des Stanzgitters;
8 die erfindungsgemäße Stromeinspeisung des Stanzgitters in einem Grundriss;
9 die Stromeinspeisung aus 8 in einem aufgebogenen, gebrauchsfertigen Zustand; und
10 zusätzliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromeinspeisung.
Die Erfindung wird im Folgenden ausgehend von einem in den 1–3 dargestellten Stand der Technik erläutert, wobei der Stand der Technik und die Figuren zur Erfindung (4–10) sich auf so genannte Hybridanwendungen beziehen, also einseitig bedruckte bzw. bestückte Platinen mit einem dieser Seite abgewandten, an der Platine angeordneten Stanzgitter. Die Erfindung soll jedoch nicht auf solche Hybridanwendungen beschränkt sein, sondern allgemeinen Leistungsverteiler und Stanzgitter betreffen.
Die 1 zeigt einen elektrischen Leistungsverteiler 1 für eine Elektrik eines Kraftfahrzeugs. Hierbei weist der elektrische Leistungsverteiler 1 im Wesentlichen eine Platine 200, ein Stanzgitter 100 und eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen 300, 310 auf. Das Stanzgitter 100 liegt flächig auf der Platine 200 auf und ist auf derjenigen Seite der Platine 200 angeordnet, die den Leiterbahnen bzw. den Leiterplattenpads der Platine 200 abgewandt ist, und versorgt die Platine 200 bzw. deren Leiterbahnen/Leiterplattenpads über Stanzgitterpins 120, die sich durch die Platine 200 hindurcherstrecken, mit elektrischem Strom. Die Stanzgitterpins 120 stehen auf der dem Stanzgitter 100 gegenüberliegenden Seite von der Platine 200 hervor und sind mit der Platine 200 bzw. den entsprechenden Leiterbahnen/Leiterplattenpads verlötet. Im Folgenden ist nur noch von Leiterbahnen der Platine 200 die Re de, es sollen mit Leiterbahnen jedoch auch Leiterplattenpads umfasst sein.
Das Stanzgitter 100 ist im Bereich der elektrischen Bauteile 300, 310 vollständig ausgenommen. Diese Ausnehmungen weisen einen Abstand zur jeweiligen äußeren Begrenzung (Grundriss) des elektrischen Bauteils 300, 310 auf, sodass die elektrischen Bauteile 300, 310 direkt auf der Platine 200 sitzen. Elektrische Kontakte 350 der Bauteile 300, 310 erstrecken sich durch die Platine 200 hindurch und kontaktieren diese auf der gegenüberliegenden Seite an den Leiterbahnen elektrisch. Hierbei sind die elektrischen Kontakte 350 mit der Platine 200 bzw. den Leiterbahnen verlötet. Das Stanzgitter 100 bedeckt die Platine 200 also nur an denjenigen Stellen, an welchen stanzgitterseitig keine elektrischen Bauteile 300, 310 vorgesehen sind.
Diese elektrischen Bauteile 300, 310 sind z. B. elektronische Bausteine 300 oder als Leistungsrelais 300 ausgelegte Lötrelais 300, oder elektrische Bauteile 310, wie z. B. Lötkontakte, Pins, Tabs, Sicherungen, Schalter, Widerstände, u. ä. Die elektrischen Bauteile 300, 310 sitzen dabei direkt auf der Platine 200, welche einen Anschlag für das entsprechende elektrische Bauteil 300, 310 bildet.
Das Stanzgitter 100 des Leistungsverteilers 1 weist eine Stormeinspeisung 110 auf, welche als Zunge ausgebildet ist und in einem rechten Winkel vom Stanzgitter 100 absteht. Die zungenförmige Stromeinspeisung 110 ist dabei integral mit dem Stanzgitter 100 ausgebildet und wird nach dem Stanzen des Stanzgitters 100 einfach aus der Stanzgitterebene herausgebogen und ist von einem Tab elektrisch kontaktierbar. Hierbei weist der Tab Innenabmessungen auf, die den Außenabmessungen der Stromeinspeisung 110 entsprechen. Die Stromeinspeisung 110 ist mit einer Seite einstückig mit dem Stanzgitter 100 ausgebildet und ist im dargestellten Beispiel in einer Seitenansicht M-förmig. Die beiden äußeren Schenkel der M-för migen Stromeinspeisung 110 sind dabei mit ihrem jeweiligen freien Ende einstückig mit dem Stanzgitter 100 ausgebildet.
Die 2 zeigt ein Stanzgitter 100 gemäß dem Stand der Technik nach dem Ausstanzen aus einem Blech. Das Stanzgitter 100 nach 2 weicht von dem Stanzgitter nach 1 ab. Das Stanzgitter 100 ist aus einem 0,8mm starken Kupfer- oder Messingblech hergestellt. Gut zu sehen sind die frei vom Stanzgitter 100 abstehenden Stanzgitterpins 120 zur Stromversorgung der Platine 200. Ferner sind die Ausnehmungen für die elektrischen Bauteile 300, 310 im Stanzgitter 100 gut zu erkennen.
Das Stanzgitter 100 weist eine Vielzahl von frei nach außen vom Stanzgitter 100 abstehenden Stanzgitterpins 120 auf. Diese von außen frei zugänglichen, filigranen Stanzgitterpins 120 können bei unsachgemäßer Handhabung des Stanzgitters 100 schnell beschädigt werden, da sie eine exponierte Stellung am Stanzgitter 100 einnehmen. Die Position der Stanzgitterpins 120 im Stanzgitter 100 ist nicht variierbar, da sonst ein Strompfad auf der Platine 200 für das entsprechende elektrische Bauteil 300, 310 zu lang wird. Hierdurch müsste die Platine 200 hohe elektrische Ströme über vergleichsweise große Strecken transportierten, was diese zu stark erwärmen würde, da die den elektrischen Strom transportierenden Leiterbahnen der Platine 200 nur einen geringen Materialquerschnitt aufweisen.
Ferner sind sowohl in der 1 als auch in der 2 Abschnitte 150 am Stanzgitter 100 zu erkennen, in welchen stromführende Passagen des Stanzgitters 100 sehr schmal und somit bei der bestimmungsgemäßen Benutzung thermisch hoch belastet sind. Dies hat konstruktive Gründe, da das Stanzgitter 100 im Bereich der elektrischen Bauteile 300, 310 weiträumig ausgenommen ist.
Die 3 zeigt einen bestückten elektrischen Leistungsverteiler 1 von unten, wobei die Platine 200 nicht dargestellt ist. Hierbei ist das im Bereich der elektrischen Bauteile 300, 310 ausgenommene Stanzgitter 100 und die sich durch die Platine 200 hindurcherstreckenden Stanzgitterpins 120 gut zu erkennen. Die z. B. zu den beiden Relais 300 benachbarten Stanzgitterpins 120 versorgen diese mit elektrischem Strom. Hierbei fließt Strom von den Stanzgitterpins 120 über Leiterbahnen der Platine zu den elektrischen Kontakten 350 der Lötrelais 300. Die durch die Leiterbahnen zu überbrückende Distanz zwischen den Stanzgitterpins 120 und den elektrischen Kontakten der Relais 300 ist vergleichsweise lang, da hierüber, z. B. bei einem Leistungsrelais für ein ABS-System im ABS-Regelfall, hohe elektrische Ströme fließen müssen. Dies erwärmt die Platine 200 im entsprechenden Bereich stark. Ferner ist auch das Stanzgitter 100 aufgrund der Ausnehmungen für die elektrischen Bauteile 300, 310 in seinem Flächenverbrauch eingeschränkt, sodass sich dieses im Betrieb des elektrischen Leistungsverteilers 1, u. a. in den Abschnitten 150, ebenfalls stark erwärmen kann.
4–10 zeigen nun einen erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsverteiler 1, wobei ein erfindungsgemäßes Stanzgitter 100 im Vergleich mit dem Stand der Technik einen teilweise anderen Aufbau aufweist. Das erfindungsgemäße Stanzgitter 100 ist in 5 in Alleinstellung dargestellt.
Erfindungsgemäß ist das Stanzgitter 100 nun nicht mehr im Bereich der elektrischen Bauteile 300, 310 ausgespart, sondern nur noch im Bereich der elektrischen Kontakte 350 der elektrischen Bauteile 300, 310. Diese Ausnehmungen 130 für die Pinkontakte 350 der elektrischen Bauteile 300, 310 sind derart bemessen, dass das Stanzgitter 100 mit einer Begrenzung einer jeweiligen Ausnehmung 130 den jeweiligen Pinkontakt 350 elektrisch nicht kontaktierten kann. In einem Abschnitt zwischen dem elektrischen Bauteil 300, 310 und der Platine 200 erstreckt sich erfindungsgemäß ein Bereich 140 des Stanzgit ters 100. Bevorzugt erstreckt sich dabei der Bereich 140 unter dem elektrischen Bauteil 300, 310 hindurch; also zwischen der Platine 200 und dem elektrischen Bauteil 300, 310. Dies ist am besten in 5 zu sehen, in welcher die Bereiche 140 zwischen zwei direkt benachbarten Ausnehmungen 130 verlaufend dargestellt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass der Bereich 140 nicht vollständig unter dem elektrischen Bauteil 300, 310 hindurchragt.
Erfindungsgemäß sind nun die elektrischen Bauteile 300, 310 nicht mehr direkt auf der Platine 200 sondern auf dem Stanzgitter 100 sitzend angeordnet – was in der 6 gut zu erkennen ist, welche den erfindungsgemäßen elektrischen Leistungsverteiler 1 unter Weglassung der Platine 200 von unten darstellt.
Der Bereich 140 des Stanzgitters 100, der sich zwischen einem elektrischen Bauteil 300, 310 und der Platine 200 befindet ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass das Stanzgitter 100 nur in einem engen Bereich um die jeweiligen elektrischen Kontakte 350 herum ausgenommen ist. So ist es bevorzugt, dass der freie Abschnitt zwischen elektrischem Kontakt 350 und dem Stanzgitter 100 – also zwischen elektrischem Kontakt 350 und der Begrenzung der Ausnehmung 130 – ca. 0,1mm–1,0mm, bevorzugt 0,2mm–0,7mm beträgt. Die gesamte Ausnehmung 130 hat dabei einen Durchmesser von 0,3mm–2,5mm, bevorzugt 0,7–1,2mm. Hierbei ist für jeden elektrischen Kontakt 350 eine Ausnehmung 130 vorgesehen.
Der Bereich 140 zwischen dem elektrischem Bauteil 300, 310 und der Platine 200 erstreckt sich bevorzugt von einer Seite des elektrischen Bauteils 300, 310 unter dem Bauteil hindurch zur parallel gegenüberliegenden Seite. Dies ist bevorzugt auch bei den beiden im 90°-Winkel dazu angeordneten Seiten der Fall. Möglich ist jedoch auch, nur eine Erstreckung des Bereichs 140 unterhalb des elektrischen Bauteils 300, 310 von einer Seite am Bauteil 300, 310 zu einer im 90°-Winkel dazu angeordneten Seite am Bauteil 300, 310.
Bevorzugt sind die Ausnehmungen 130 vollständig zwischen dem elektrischen Bauteil 300, 310 und der Platine 200 angeordnet und im montierten Zustand des Leistungsverteilers 1 nicht oder nur kaum sichtbar. Bevorzugt ist auch, dass die Ausnehmungen 130 innerhalb eines auf das Stanzgitter 100 projektierten Grundrisses eines elektrischen Bauteils 300, 310 liegen.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die über die Platine 200 fließenden elektrischen Ströme über eine geringere Distanz über die Platine 200 hinweg fließen zu lassen. Dies ist am Besten in der Unteransicht von 6 zu erkennen. Insbesondere bei hohen elektrischen Strömen – was z. B. bei Leistungsrelais 300 der Fall sein kann – ist es erfindungsgemäß möglich, den Weg, welchen der Strom auf den Leiterbahnen zurücklegen muss, nur über kurze Strecken über die Leiterbahnen zu transportieren. Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die Stanzgitterpins 120 und die Pinkontakte 350 der elektrischen Bauteile 300, 310 so nah wie möglich zusammenrücken.
Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, z. B. die Stanzgitterpins 120 im Bereich einer äußeren Begrenzung eines elektrischen Bauteils 300, 310 in die Platine 200 eintauchen zu lassen (s. 7) und auf der anderen Seite die entsprechende Leiterbahn elektrisch zu kontaktieren. Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, die Stanzgitterpins 120 unterhalb des elektrischen Bauteils 300, 310 – also zwischen dem elektrischen Bauteil 300, 310 und der Platine 200 – anzuordnen. Hierdurch müssen erfindungsgemäß die hohen elektrischen Ströme nur noch über eine sehr kurze Distanz auf der Platine 200 transportiert werden, wodurch sich die Platine 200 insgesamt nicht mehr so stark erwärmt. Die auf der Platine 200 eingesparte Distanz wird erfindungsgemäß vom Stanzgitter 100 über nommen, welches aufgrund vergrößerter Materialquerschnitte eine verbesserte Stromtragfähigkeit aufweist und sich erfindungsgemäß ebenfalls nicht mehr so stark erwärmt.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Stanzgitter 100 für Relais 300 und/oder Lötkontakte 310 entsprechend ausgestaltet, d. h. nur im Bereich der Pinkontakte 350 der Relais 300 und/oder der Lötkontakte 310 ausgenommen. Für andere elektrische Bauteile ist dies nicht unbedingt erforderlich. So kann das Stanzgitter 100 z. B. im Bereich elektrischer Widerstände vollständig ausgenommen sein (s. 4).
Erfindungsgemäß ist es nun möglich, aufgrund der verbesserten Stromtragfähigkeit des Stanzgitters 100, einer verbesserten Handhabung des insgesamt steiferen Stanzgitters 100 und der geschützt im Stanzgitter 100 liegenden Stanzgitterpins 120 das Stanzgitter 100 insgesamt dünner auszubilden und somit kostengünstiger herzustellen.
Es ist also erfindungsgemäß möglich, das Stanzgitter 100 in seiner Dicke geringer als die üblichen 0,8mm auszugestalten. Mit Rücksicht auf eine herkömmliche elektrische Kontaktierung des Stanzgitters 100 mittels eines Tabs sind Dicken von 0,4mm bzw. 0,32mm bevorzugt.
Erfindungsgemäß wird nun eine andere Stromeinspeisung 110 im/am Stanzgitter 100 vorgesehen. Diese Stromeinspeisung 110 ist in der 5 im Grundriss und in der 7 im aufgerichteten Zustand besser zu erkennen. Ferner zeigen die 8 und 9 die erfindungsgemäße Stromeinspeisung 110 etwas detaillierter, ebenfalls im Grundriss bzw. im aufgerichteten Zustand. 10 zeigt eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Stromeinspeisung 110.
Die erste Variante der Stromeinspeisung weist zwei Zungen 111, 112 auf, die jeweils in eine Richtung schwenk- bzw. biegbar am oder im Stanzgitter 100 vorgesehen sind. Die je weilige Zunge 111, 112 hat im Grundriss eine U-Form; kann jedoch auch eine beliebige andere Form aufweisen. Bevorzugt sind neben U-förmigen Zungen 111, 112 L-förmige oder rechteckige Zungen 111, 112 (s. hierzu auch 10).
Gemäß den 5 und 8 sind nach dem Stanzen des Stanzgitters 100 die beiden U-förmigen Zungen 111, 112 einander gegenüberliegend angeordnet. Hierbei liegen sich allerdings nur zwei Schenkel der beiden Zungen 111, 112 gegenüber, wohingegen der andere Schenkel der jeweiligen Zunge 111, 112 integral mit dem Stanzgitter 100 ausgebildet ist und diese voneinander in der Ebene des Stanzgitters 100 entfernt angeordnet sind. Die einander gegenüberliegenden Schenkel der Zungen 111, 112 sind derart im Stanzgitter 100 angeordnet, dass diese beiden Schenkel beim Biegen der jeweiligen Zunge 111, 112 einander zur Deckung gebracht werden können, wobei sich ein gemeinsamer Abschnitt 115 der beiden Zungen 111, 112 ausbildet. Dies ist in den 7 und 9 gut zu erkennen. Bevorzugt liegen dabei die einander gegenüberliegenden Schenkel der Zungen 111, 112, auf einer Linie; die anderen Schenkel sind zueinander parallel angeordnet.
Im Bereich des gemeinsamen Abschnitts 115 der beiden Zungen 111, 112 beträgt eine Dicke der Stromeinspeisung 110 die doppelte Dicke des Stanzgitters 100, wodurch z. B. bei einem 0,4mm dicken Stanzgitter 100 die Stromeinspeisung 110 von einem herkömmlichen Tab elektrisch kontaktierbar ist, der für ein 0,8mm starkes Stanzgitter 100 ausgelegt ist. Sollte z. B. ein für ein 0,8mm starkes Stanzgitter 100 geeigneter Tab verwendet werden, so ist es auch möglich, drei Zungen aufeinander zu falten, die eine Dicke von ca. 0,27mm aufweisen. Eine solche Ausführungsform ist z. B. durch die drei inneren Zungen 111, 112, 113 der 10 realisierbar (s. u.).
Natürlich ist es auch möglich, bei einem Stanzgitter 100 mit einem Durchmesser von 0,8mm die erfindungsgemäße Stromeinspeisung 110 anzuwenden, wobei der Tab zum Kontaktieren der Stromeinspeisung 110 dann ein entsprechendes Innenmaß von 1,6mm aufweisen muss. Ferner sind natürlich beliebige Kombinationen von Tabs und aufeinander faltbare Abschnitte 115 möglich, solange der gemeinsame Abschnitt 115 der Zungen 111, 112, (113) einem entsprechenden Innenmaß des Tabs entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beide Zungen 111, 112 in einem 90°-Winkel aufeinander zugebogen, sodass sich der gemeinsame Abschnitt 115 ergibt. Es ist jedoch auch möglich, eine Zunge 111, 112 etwas weiter und die andere Zunge 112, 111 nicht so weit zu biegen, sodass die gesamte Stromeinspeisung 110 mit dem Stanzgitter 100 einen um 90° verschiedenen Winkel einnimmt. Es ist jedoch darauf zu achten, dass diejenige Zunge 111, 112, welche um mehr als 90° gebogen wird, vorsichtig zu biegen, da es zu Beschädigungen, z. B. Materialausbrüchen, an einem Falz 116 zwischen einer Zunge 111, 112 und dem Stanzgitter 100 kommen kann. Daher ist es bevorzugt, beide Zungen 111, 112 in einem 90°-Winkel aufeinander zu zubiegen.
Die Falze 116 der Zungen 111, 112 liegen mittig bzgl. einer Ausnehmung 117, welche von den einander direkt gegenüber liegenden Schenkeln der U-förmigen Zungen 111, 112 gebildet wird.
Die 10 zeigt weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromeinspeisung 110. Hierbei sind die Zungen 111, 112, 113 bevorzugt im Wesentlichen rechteckig bzw. L-förmig ausgebildet.
Eine Ausführungsform wird z. B. von den Zungen 111, 112 gebildet, welche im Stanzgitter 100 einander direkt gegenüberliegen. Die beiden nahezu rechteckförmigen Zungen 111, 112 werden, wie im obigen Beispiel, am jeweiligen Falz 116 aufeinander zugebogen und bilden einen gemeinsamen Abschnitt 115 aus, welcher zusammen mit den Eck-/Randbereichen der jeweiligen Zunge 111, 112 von einem Tab übergreifbar ist.
Erfindungsgemäß ist es nun in einer Ausführungsform möglich, eine dritte Zunge 113 auf die beiden aneinander liegenden Zungen 111, 112 zu falten. Hierzu wird eine Zunge 113 an ihrem mit dem Falz 116 der beiden Zungen 111, 112 ungefähr auf einer Linie liegenden Falz 116 im 90°-Winkel nach oben abgebogen und dann die obere Kante der Zunge 113 an einem weiteren Falz 116 der Zunge 113 nach unten auf die bezüglich der Zungen 111, 112 unten liegende Kante gebogen. Hierbei wird ein Teil der dritten Zunge 113 in einem 180°-Winkel gebogen, was angesichts des dünnen Stanzgitters 100 vorsichtig geschehen sollte. Der bei einer Zunge 113 ein zweites Mal zu biegende Abschnitt 118 liegt dabei an einem Abschnitt 115 der Zunge 112 an.
Es ist möglich, eine Mehrzahl solcher Zungen 113 für die Stromeinspeisung 110 vorzusehen. Diese zusätzlichen Zungen 113 können entweder nur im Anschluss an eine Zunge 111, 112 oder im Anschluss an beide Zungen 111, 112 im Grundriss des Stanzgitters 100 vorgesehen sein. Siehe hierzu die in der 10 hell dargestellten Zungen 113.
Durch eine Verlängerung eines freien Endes der Zunge 113 ist es möglich, die Zunge 113 in der Ebene des Stanzgitters 100 abzustützen. Hierzu wird das „überstehende" freie Ende in einem 90°-Winkel in Richtung der Ebene des Stanzgitters 100 abgewinkelt, wodurch sich die Zunge 113 zusätzlich an der Platine 200 abstützen kann.
Ferner ist es möglich eine dritte Zunge (in der Zeichnung nicht dargestellt) über drei 90°-Winkel an einen gemeinsamen Abschnitt 115 der Zungen 111, 112 zu legen. Hierzu wird die dritte Zunge 113 mit einem ersten Falz 116 im 90°-Winkel aufgerichtet, mit einem zweiten Falz 116 auf den gemeinsamen Abschnitt 115 zugebogen und mit einem dritten Falz 116 wird der verbleibende freie Endabschnitt an den bestehenden gemeinsamen Abschnitt 115 der Zungen 111, 112 angelegt.

1: (elektrischer) Leistungsverteiler
100: Stanzgitter, Stanzblech; bevorzugt aus Kupfer oder Messing

110: Stromeinspeisung
111: Zunge
112: Zunge
113: Zunge
115: gemeinsamer Abschnitt der Zungen 111, 112; 111, 112, 113; Schenkel einer U-förmigen Zunge 111, 112 (1. Variante)/faltbarer Abschnitt der Stromeinspeisung (2. Variante)
116: Falz
117: Ausnehmung
118: Abschnitt, welcher wenigstens ein zweites Mal gebogen wird
119: Stützabschnitt
120: Stanzgitterpins zur Stromversorgung der Platine 200
130: Ausnehmung des Stanzgitters 100 für einen elektrischen Kontakt eines elektrischen Bauteils 300, 310
140: Bereich des Stanzgitters 100, der sich zwischen einem elektrischen Bauteil 300, 310 und der Platine 200 befindet
150: dünne stromführende Abschnitte am Stanzgitter 100 (nur Stand der Technik)
200: Platine, Leiterplatte
300: elektrisches Bauteil, z. B.: elektronischer Baustein, Lötrelais (z. B. Leistungsrelais)
310: elektrisches Bauteil, z. B.: Lötkontakt, Pin, Tab, Sicherung, Schalter
350: elektrischer Kontakt/Pinkontakt des elektrischen Bauteils 300, 310

Claims

Elektrischer Leistungsverteiler für eine Elektrik, insbesondere eine Zentralelektrik eines Kraftfahrzeugs, mit einer Platine (200), einem auf der Platine (200) angeordneten Stanzgitter (100) und einem elektrischen Bauteil (300, 310), das auf der Seite des Stanzgitters (100) an der Platine (200) angeordnet ist, wobei ein elektrischer Kontakt (350) des elektrischen Bauteils (300, 310) durch eine Durchgangsausnehmung in der Platine (200) hindurchragt, wobei das Stanzgitter (100) auch zwischen dem elektrischen Bauteil (300, 310) und der Platine (200) angeordnet ist, und das Stanzgitter (100) in einem Bereich (130) um den elektrischen Kontakt (350) des elektrischen Bauteils (300, 310) herum ausgenommen ist.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß Anspruch 1, wobei eine Stromeinspeisung (110) des Stanzgitters (100) wenigstens zwei aus einer Ebene des Stanzgitters (100) herausstehende Zungen (111, 112) aufweist, die an einem gemeinsamen Abschnitt (115) elektrisch kontaktierend aneinander anliegen.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stanzgitterpins (120) in unmittelbarer Nachbarschaft, durch einen im Vergleich zu den Abmessungen des Stanzgitters (100) schmalen Spalt getrennt, zu den Abschnitten (140) im Stanzgitter (100) vorgesehen sind, die zwischen Platine (200) und elektrischem Bauteil (300, 310) vorgesehen sind.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Stanzgitterpins (120) zur Stromversorgung der Platine (200) zwischen der Platine (200) und dem elektrischen Bauteil (300) oder direkt angrenzend an einer äußeren Begrenzung eines elektrischen Bauteils (300, 310) vorgesehen sind.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der zwischen dem elektrischen Bauteil (300, 310) und der Platine (200) befindliche Abschnitt (140) des Stanzgitters (100) unter dem elektrischen Bauteil (300, 310) hindurcherstreckt.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich der zwischen dem elektrischen Bauteil (300, 310) und der Platine (200) befindliche Abschnitt (140) des Stanzgitters (100) zwischen zwei im Wesentlichen parallelen Seiten des elektrischen Bauteils (300, 310) unter dem elektrischen Bauteil (300, 310) hindurcherstreckt.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der im Stanzgitter (100) ausgenommene Bereich (130) für den elektrischen Kontakt (350) vollständig zwischen dem elektrischen Bauteil (300, 310) und der Platine (200) liegt.
Elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das elektrische Bauteil (300, 310) auf dem zwischen ihm und der Platine (200) befindlichen Abschnitt (140) des Stanzgitters (100) aufsitzt.
Elektrisches Stanzgitter zur Stromversorgung einer Platine (200) eines elektrischen Leistungsverteilers (1), mit einer Stromeinspeisung (110), die eine Mehrzahl von Zungen (111, 112; 113) aufweist, und wenigstens eine Zunge (111, 112; 113) aus einer Ebene des Stanzgitters (100) derart herausbiegbar ist, dass zwei Zungen (111, 112; 113) einen gemeinsamen, aneinander anliegenden Abschnitt (115) bilden, der von einem elektrischen Stecker, insbesondere einem Tab, elektrisch kontaktierbar ist.
Elektrisches Stanzgitter gemäß Anspruch 9, wobei eine Zunge (111, 112; 113) einen im Wesentlichen rechteck-, L- oder U-förmigen Grundriss besitzt, und die Zungen (111, 112; 113) im herausgebogenen Zustand bevorzugt im Wesentlichen in einem 90°-Winkel vom Stanzgitter (100) abstehen.
Elektrisches Stanzgitter gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei ein Abschnitt (118) wenigstens einer Zunge (113) der Stromeinspeisung (110) noch wenigstens ein weiteres Mal derart biegbar ist, dass diese Zunge (113) mit einer anderen Zunge (111, 112) einen gemeinsamen, aneinander anliegenden Abschnitt (115) bildet.
Elektrisches Stanzgitter gemäß Anspruch 11, wobei der ein zweites Mal biegbare Abschnitt (118) im Wesentlichen in einem 180°-Winkel biegbar ist, um einen gemeinsamen Abschnitt (115) mit einer Zunge (111, 112) zu bilden.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Stromeinspeisung (110) nur zwei aufeinander biegbare Zungen (111, 112) aufweist, die einen im Wesentlichen U-förmigen Grundriss besitzen, und im aufeinander gebogenen Zustand der gemeinsame Abschnitt (115) der beiden Zungen (111, 112) im Wesentlichen jeweils von einem Schenkel (115)' der U-förmig ausgebildeten Zungen (111, 113) gebildet ist.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die aneinander anliegenden Abschnitte (115) der Zungen (111, 112; 113) zusammen eine Dicke ergeben, die einem Innenmaß eines Tabs der elektrischen Stromversorgung des Stanzgitters (100) entspricht.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei Falze (116) der im herausgebogenen Zustand aneinander anliegenden Zungen (111, 112; 113) der Stromeinspeisung (110) im Wesentlichen auf einer Linie liegen, die bevorzugt zentral durch eine Ausnehmung (117) verläuft, welche im Stanzgitter (100) zwischen den Abschnitten (115) der Zungen (111, 112) im nicht herausgebogenen Zustand vorgesehen ist.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Stanzgitter (100) Ausnehmungen (130) aufweist, die in ihren jeweiligen Abmessungen derart ausgebildet sind, dass durch die Ausnehmungen (130) nur elektrische Kontakte (350) eines elektrischen Bauteils (300, 310) hindurchsteckbar sind.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei das Stanzgitter (100) Abschnitte (140) aufweist, die ausschließlich dazu bestimmt sind, zwischen einem elektrischen Bauteil (300, 310) und einer Platine (200) angeordnet zu werden.
Elektrisches Stanzgitter gemäß einem der Ansprüche 9 bis 17 oder elektrischer Leistungsverteiler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Stanzgitter (100) eine Dicke von kleiner als 0,8mm aufweist und diese bevorzugt 0,4mm, 0,32mm, 0,27mm oder 0,2mm beträgt.
Elektrik, insbesondere Kraftfahrzeugelektrik, mit einem elektrischen Leistungsverteiler (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, oder einem elektrischen Stanzgitter (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 18.