DE4445129C2 - Elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge

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Abstract

Beschrieben wird ein elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge, mit einer Leiterplatte, auf der elektrische und/oder elektronische Bauteile angeordnet sind, und das elektrische Steckanschlußteile aufweist, wobei Abschnitte von Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und verlötet sind. Hierdurch werden besonders geringe Übergangswiderstände zwischen Relaisanschlüssen und Steckanschlußteilen, und zwar bei besonders geringen Montageaufwand und -kosten erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge, mit einer Leiterplatte, auf der elektrische und/oder elektronische Bauteile angeordnet sind, und das elektrische Steckanschlußteile aufweist und das ein Relais aufweist, welches elektrische Relaisanschlüsse besitzt und auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Solche elektrischen Geräte werden zum Beispiel verwendet, um heizbare Heckscheiben von Kraftfahrzeugen ein- und auszuschalten, wobei das elektrische Relais dafür vorgesehen ist, den hohen Laststrom zu schalten. Die übrigen elektrischen Bauteile sind häufig passive elektrische Bauteile bzw. Halbleiterbauteile.
In der US 52 91 373 wird ein elektrisches Gerät mit einer Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile angeordnet sind, beschrieben, das ein Relais aufweist, welches elektrische Relaisanschlüsse besitzt und auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Die Lastströme für das Relais werden bei dem in der US 52 91 373 offenbarten Gerät über sogenannte Stromschienen zugeführt, die aber nicht als Flachstecker, wie sie bei Kraftfahrzeuganwendungen üblich sind, ausgebildet sind, sondern statt dessen Schraubanschlüsse ausbilden.
Der US 36 70 208 sind Stromschienen zu entnehmen, bei denen die Anschlüsse von Bauteilen gemeinsam mit Abschnitten der Stromschienen in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit der Leiterplatte verlötet sind. Diese Stromschienen werden durch die in die Leiterplattenbohrungen eingelöteten Abschnitte gleichzeitig an die Bauteile angeschlossen und an der Leiterplatte befestigt, wobei hier aber keine Relais auf einer Leiterplatte angeordnet sind, sondern statt dessen integrierte Schaltkreise in DIP-Gehäusen.
Die DE 43 23 827 C1 zeigt ein elektrisches Gerät mit einer Flachsteckanschlußanordnung, wobei die Flachstecker hier einstückig mit kompliziert ausgebildeten Stanzgittern ausgeführt sind, welche gleichzeitig Leiterbahnen ausbilden.
In Kraftfahrzeugen werden durch Relais oft sehr hohe Lastströme geschaltet. Um die Übergangswiderstände zwischen den Steckanschlüssen und den Relaiskontakten möglichst klein zu halten, werden für verschiedene Anwendungen spezialangefertigte Relais verwendet, bei denen die Steckanschlüsse (zumeist als Flachstecker ausgeführt) mit Relaisteilen verschweißt sind oder bei denen Stecker und Kontaktträger einstückig ausgeführt sind.
Kostengünstiger als solche spezialangefertigten Relais sind handelsübliche Leiterplattenrelais, deren Anschlüsse mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Hierbei stellt sich aber das Problem, daß die Übergangswiderstände zwischen Relaisanschlüssen und Leiterbahnen und Steckanschlüssen unakzeptabel groß werden. Zudem ist es oft problematisch die Leiterbahnen für die oft recht hohen Stromstärken ausreichend zu dimensionieren. Auch kann die Wärmeabfuhr manchmal nicht ausreichen. Um diese Probleme zu lösen, werden zusätzliche Stromwege vorgesehen, zum Beispiel über Kupferseile, die das Joch des Relais und ein Steckanschlußteil elektrisch miteinander verbinden. Da solche zusätzlichen stromleitenden Mittel per Handlötung oder -schweißen angebracht werden, ist auch diese Lösung nicht gerade kostengünstig.
Es stellte sich daher die Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Gerät zu schaffen, bei dem ein einfaches Leiterplattenrelais zur Anwendung kommen kann und bei dem die Übergangswiderstände zwischen Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen möglichst klein sind, wobei das Gerät besonders einfach zu fertigen sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrischen Relaisanschlüsse in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit diesen verlötet sind und daß die elektrischen Steckanschlußteile Abschnitte aufweisen, die in Ausnehmungen der Leiterplatte eingesetzt und mit dieser verlötet sind und daß zumindest in eine Ausnehmung der Leiterplatte sowohl ein elektrischer Relaisanschluß als auch ein Abschnitt eines elektrischen Steckanschlußteiles eingefügt ist.
Es werden auf der Leiterplatte also Ausnehmungen vorgesehen, in die nebeneinander ein Abschnitt eines Steckanschlußteiles und eines Relaisanschlusses eingebracht werden. Beide Anschlüsse liegen also einander berührend in der Ausnehmung und werden beim Löten der Leiterplatte großflächig vom Lot umschlossen. Da hier der Strom zwischen Steckanschlußteilen und Relaisanschlüssen nicht über Leiterbahnen geführt wird, sind die auftretenden Übergangswiderstände vorteilhafterweise äußerst gering.
Vorteilhaft ist auch, daß als Relais ein einfaches handelsübliches Leiterplattenrelais Verwendung findet und daß auf kostspielige, spezialangefertigte Relais verzichtet werden kann.
Besonders vorteilhaft hierbei ist auch, daß konstruktive Änderungen des elektrischen Gerätes möglich sind, ohne daß das Relais verändert werden müßte. In der Regel reicht eine Anpassung des Form der Steckanschlußteile an die neue Gerätebauform aus.
Ein weiterer Vorteil ist die besonders gute thermische Ankopplung des Relais an die Steckanschlußteile. Im Gerät auftretende Stromwärme wird so besonders gut über die Steckanschlußteile nach außen abgeführt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes gehen aus den Unteransprüchen hervor.
So ist es besonders vorteilhaft, gerade die Steckanschlußteile zusammen mit Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen der Leiterplatte anzusetzen, die die hohen, vom Relais geschalteten Lastströme führen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Steckanschlußteile (mindestens) zwei Abschnitte aufweisen, die in Ausnehmungen der Leiterplatte eingreifen, wobei (mindestens) einer der Abschnitte zur Aufnahme der Steckkräfte und Entlastung der Lötstellen in einer Ausnehmung verstemmt ist. So wird die Leiterplatte relativ zum Steckanschlußteil fixiert, so daß beim Verlöten von Abschnitten der Steckanschlußteile und Relaisanschlüssen in der Ausnehmung der Leiterplatte die Lötverbindung nicht durch eine mögliche Verschiebung der Leiterplatte relativ zum Steckanschlußteil beeinträchtigt wird. Zudem kann der in eine Ausnehmung verstemmte Abschnitt des Steckanschlußteils ebenfalls mit einer Leiterbahn verlötet werden und so zusätzlich zur guten elektrischen Anbindung der Steckanschlußteile beitragen.
Es ist besonders vorteilhaft, die Steckanschlußteile so auszubilden, daß sie Elemente des Relais möglichst großflächig berühren. Wenn so beispielsweise ein Steckanschlußteil großflächig am Joch des Relais anliegt, ist sowohl eine sehr gute elektrische als auch thermische Ankopplung des Relais an das Steckanschlußteil gegeben.
Besonders vorteilhaft ist auch, daß auf die erfindungsgemäße Weise leicht auch mehrere Relais auf der Leiterplatte mit den Steckanschlußteilen verbunden werden können.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert:
Es zeigen
Fig. 1 die Leiterplattenoberseite eines erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes;
Fig. 2 ein Ausschnitt der Unterseite der Leiterplatte des in der Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes in einer (vereinfachten) Seitenansicht der Leiterplatte (Fig. 3a) und in einer Draufsicht auf die Leiterplatte (Fig. 3b).
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät, bestehend aus einer Leiterplatte (1), die auf einer Grundplatte (2) stehend angeordnet ist. Nicht dargestellt ist eine Gehäusekappe, die beim fertig montierten elektrischen Gerät auf der Grundplatte (2) aufsitzt und die Leiterplatte (1) umschließt.
Im oberen Bereich der Leiterplatte (1) sind mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile erkennbar, auf deren Funktion hier nicht weiter eingegangen werden soll.
Im unteren Bereich der Leiterplatte (1) ist ein Leiterplattenrelais (4) dargestellt, dessen elektrische Anschlüsse (5a bis 5f) in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt und mit Leiterbahnen auf der Rückseite der Leiterplatte (1) verlötet sind. Die Stellen, an denen die Relaisanschlüsse (5a bis 5f) in die Leiterplatte (1) eingreifen, sind hier als dunkle Flächen markiert.
Durch die Grundplatte (2) sind mehrere Steckanschlußteile (6, 7, 8, 9) geführt, von denen die Steckanschlußteile (8, 9) mit Leiterbahnen am Rand der Leiterplatte (1) verlötet sind.
Die Steckanschlußteile (6, 7) erstrecken sich dagegen bis weit auf die Leiterplatte (1) und bilden Abschnitte (10a bis 10g) aus, welche ebenfalls in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt sind. Die Stellen, an denen die Abschnitte (10a bis 10g) der Steckanschlußteile (6, 7) in die Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt sind, sind hier als helle Flächen markiert.
Die Steckanschlußteile (6, 7) dienen als Stromzuführung zu einem einfachen Schließkontakt des Relais (4). Wie zu erkennen ist, ist das Steckanschlußteil (6) so angeordnet, daß es das Joch (11) des Relais (4) recht großflächig berührt. Dieses wird vorgesehen, um eine möglichst gute thermische Ankopplung des Steckanschlußteiles (6) an das Relais zu erzielen. Die durch den Laststrom entstehende Stromwärme wird über das Steckanschlußteil (6) in den Kabelbaum des Kraftfahrzeuges abgeführt. Weiterhin wird durch diese Ausgestaltung des Steckanschlußteiles (6) der Übergangswiderstand zum Relais weiter vermindert.
Die Fig. 2 zeigt die Rückseite der Leiterplatte (1) des in der Fig. 1 dargestellten elektrischen Gerätes.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die meisten Leiterbahnen auf der Leiterplatte (1) sowie die Ausnehmungen für die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in der Fig. 2 nicht dargestellt.
Dargestellt werden einmal die Relaisanschlüsse (5a bis 5f) als dunkle Flächen und die Abschnitte (10a bis 10g) der Steckanschlußteile (6, 7) als helle Flächen. Diese liegen, bezogen auf die Fig. 1, in der Fig. 2 selbstverständlich spiegelbildlich zu der mittleren Längsachse der Leiterplatte (1).
Zu erkennen ist, daß wenigstens ein Abschnitt (10c bzw. 10a und 10b) der Steckanschlußteile (6 und 7) mit jeweils einem Relaisanschluß (5c bzw. 5a und 5b) in eine gemeinsame Ausnehmung der Leiterplatte (1) eingesetzt sind, wodurch eine besonders gute Kontaktgabe zwischen den Abschnitten (10c bzw. 10a und 10b) der Steckanschlußteile (6, 7) und der Relaisanschlüsse (5c bzw. 5a und 5b) gegeben ist.
Weiterhin sind verschiedene (über hier nicht dargestellte Relaiselemente miteinander elektrisch verbundene) Relaisanschlüsse (5c und 5f, bzw. 5a und 5b) sowie verschiedene Abschnitte (10c, 10d, 10f bzw. 10a, 10b, 10g) jeweils eines Steckanschlußteiles (6 bzw. 7) so nebeneinander angeordnet, daß die zugehörigen Ausnehmungen in der Leiterplatte (1) jeweils innerhalb eines gemeinsamen Leiterbahnabschnittes (12, 13) liegt, wodurch weitere elektrische Verbindungen zwischen Relaisanschlüssen und Steckanschlußteilen geschaffen werden.
Einzelne Abschnitte (10d, 10e, 10g) der Steckanschlußteile (6 und 7), nach Einfügen in eine Ausnehmung der Leiterplatte (1) verstemmt, dienen so (zusätzlich) der mechanischen Fixierung der Steckanschlußteile (6, 7) auf der Leiterplatte (1).
Das Grundprinzip der Erfindung, nämlich Abschnitte von Flachsteckern mit Relaisanschlüssen in gemeinsame Ausnehmungen einer Leiterplatte einzusetzen und dann miteinander zu verlöten, kann leicht auch auf ein elektrisches Gerät übertragen werden, welches mehrere Relais aufweist.
Das Aufbauprinzip hierzu ergibt sich aus der Fig. 3. Die Fig. 3b zeigt ein elektrisches Geräte, dem zwei Relais (4', 4") auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Eine (vereinfachte) Seitenansicht des elektrischen Gerätes, aus dem die zugehörige Anordnung von Steckanschlußteilen hervorgeht, ergibt sich aus der Fig. 3a. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde hier auf die Darstellung der Relais verzichtet.
Bezugszeichenliste
1
Leiterplatte
2
Grundplatte
3
elektrische und/oder elektronische Bauteile
4
,
4
',
4
" (Leiterplatten-) Relais
5
a bis
5
f Relaisanschlüsse
6
,
6
',
6
"
7
,
7
',
7
"
8
,
9
Steckanschlußteile
10
a bis
10
g Abschnitte (der Steckanschlußteile (
6
,
7
))
11
Joch (des Relais (
4
))
12
,
13
Leiterbahnabschnitte

Claims (5)

1. Elektrisches Gerät für Kraftfahrzeuge, mit einer Leiterplatte (1), auf der elektrische und/oder elektronische Bauteile (3) angeordnet sind, und das elektrische Steckanschlußteile (6, 6', 6", 7, 7', 7", 8, 9) aufweist und das ein Relais (4, 4' 4") aufweist, welches elektrische Relaisanschlüsse (5a bis 5f) besitzt und auf der Leiterplatte (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Relaisanschlüsse (5a bis 5f) in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt und mit diesen verlötet sind und daß die elektrischen Steckanschlußteile (6, 6', 6", 7, 7', 7", 8, 9) Abschnitte (10a bis 10g) aufweisen, die in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingesetzt und mit dieser verlötet sind und daß zumindest in eine Ausnehmung der Leiterplatte (1) sowohl ein elektrischer Relaisanschluß (5a, 5b, 5c) als auch ein Abschnitt (10a, 10b, 10c) eines elektrischen Steckanschlußteiles (6, 6', 6", 7, 7', 7") eingefügt ist.
2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das über das zumindest eine Steckanschlußteil (6, 6', 6", 7, 7', 7"), dessen Abschnitt (10a, 10b, 10c) zusammen mit einem elektrischen Relaisanschluß (5a, 5b, 5c) in eine gemeinsame Ausnehmung der Leiterplatte (1) eingesetzt ist, der vom Relais (1) geschaltete Laststrom geführt wird.
3. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Steckanschlußteil (6, 7) mehrere Abschnitte (10, 10b, 10g bzw. 10c, 10d, 10e, 10f) aufweist, die in Ausnehmungen der Leiterplatte (1) eingreifen, wobei mindestens ein Abschnitt (10g bzw. 10d, 10e) in einer Ausnehmung der Leiterplatte (1) verstemmt ist.
4. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich elektrische Steckanschlußteile (6, 6', 6", 7, 7', 7") und Elemente des Relais (4, 4', 4") möglichst großflächig berühren.
5. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Relais (4', 4") auf der Leiterplatte (1) angeordnet sind.
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