DE10253853B4

DE10253853B4 - Einrichtung zur Erdung eines Elektronikkreises an einer Balkenstruktur

Info

Publication number: DE10253853B4
Application number: DE10253853A
Authority: DE
Inventors: Daniel Fowlerville Kline; Hong Plymouth Zhou; Karen Lee Farmington Chiles; Lawrence LeRoy Novi Kneisel; Mohan R. Canton Paruchuri; Puqiang Westland Zhang
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: GB2382475A; US6611429B2; DE10253853A1; GB0224256D0; GB2382475B; US20030095383A1

Abstract

Einrichtung zur Erdung eines Elektronikkreises an einem Motorfahrzeug, insbesondere Einrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen einem mit einem Strukturbauteil verbundenen Querbauteil an dem Motorfahrzeug und wenigstens einem einen elektrischen Schaltkreis aufweisenden Substrat mit einer unteren Fläche, mit einem zylindrischen Anschlussteil mit axialer Öffnung und einem Befestigungselement, wobei das Anschlussteil (22) in einer in dem Querbauteil (14) angeordneten Öffnung axial eingesetzt und mit dem Querbauteil (14) verbunden ist, in dem Substrat (32) eine mit vorgenannter Öffnung fluchtende erste Öffnung (34) zur Aufnahme für das Befestigungselement (40), das mit der axialen Öffnung (26) des Anschlussteils (22) einerseits und mit dem Substrat (32) andererseits korrespondiert, eingesetzt ist, wobei das Befestigungselement (40) durch die Öffnung (34) im Substrat (32) hindurch mit dem Anschlussteil (22) verbunden und die elektrische Verbindung zwischen dem Substrat (32) und dem Querbauteil (14) respektive seiner Oberfläche (24) gebildet ist, und wobei zwischen dem Substrat (32) und dem Querbauteil (14) ein...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erdung eines elektrischen Kreises an einer Balkenstruktur, insbesondere eine Einrichtung zur Herstellung einer ständigen elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Kreis und einem Querbauteil in einem Motorfahrzeug.
In einem heutigen Motorfahrzeug ist Integration zwischen verschiedenen Bauteilen eines Motorfahrzeugs erwünscht.

Im Stand der Technik sind Verfahren entwickelt worden, nach denen solche Elektronikschaltkreise direkt am Querbauteil eines Motorfahrzeugs befestigt wurden. Derartige Befestigungsverfahren liefern jedoch für die elektrischen Kreise keinerlei Erdung, die für das ordnungsgemäße Funktionieren dieser Kreise erforderlich ist. Außerdem ist die hergestellte elektrische Verbindung wegen des Fehlens einer metallurgischen Verbindung zwischen dem elektrischen Kreis und dem Querbauteil nicht konstant gewährleistet.

Aus der DE 197 42 458 C1 ist ein Kunststoffgehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Leiterplatte mit einem Montageflansch mit einer Öffnung und einem metallischen Einlegeteil bekannt, wobei das Kunststoffgehäuse am Montageflansch über ein mechanisches Verbindungsmittel an einem metallischen Trägerkörper befestigt ist derart, dass das Kunststoffgehäuse ein elektrisches Verbindungsmittel aufweist, über welches ein elektrischer Leiterplattenanschluss mit dem Einlegeteil und über dieses wiederum mit dem Trägerkörper elektrisch verbunden ist.

In der DE 689 11 958 T2 ist eine Auswahl-Erdungsvorrichtung für eine elektronische Einrichtung mit einer an einem Grundrahmen mit einer Schraube angeklemmten Leiterplatte beschrieben, bei der die Schraube in eine Öffnung der Platte eingeführt und mit dem Grundrahmen verschraubt ist, die eine erste leitende Anschlussfläche, welche die Öffnung umgibt und sich auf der den Rahmen berührenden Seite der Platte befindet, eine die Öffnung umgebende und voneinander isolierte zweite und dritte leitende Anschlussfläche auf der anderen Seite der Platte aufweist, die zweite Anschlussfläche elektrisch mit der ersten verbunden ist, die dritte Anschlussfläche elektrisch mit der Erdungsvorrichtung verbunden ist und wobei eine Scheibe wahlweise isolierend oder leitend auf der zweiten und dritten Anschlussfläche anliegend, an diesen durch die Schraube angeklemmt ist.

Die DE 38 37 206 A1 beschreibt ein elektrisches Schaltgerät mit einem an Masse angeschlossenen Teil, an dem mindestens eine Leiterplatte mit wenigstens einem Bauelement mit ihrer Unterseite mit einem Mittel befestigt und die Unterseite zumindest teilweise mit einem elektrisch leitenden Belag mit mindestens einem Kondensator versehen ist, wobei das Mittel mit einem elektrisch leitenden Metall gefüllt und der Abstand zwischen dem Belag und dem an Masse angeschlossenen Teil kapazitiv angekoppelt ist.

Aus der DE 198 23 008 A1 ist ein elektrisches Masseverbindungselement mit einem Grundkörper aus Nicht-Edelmetall oder Edelmetall oder einer derartigen Beschichtung bekannt, das mit einem Bauteil verbindbar ist, das zumindest im Kontaktbereich mit dem Verbindungselement aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung gefertigt ist, wobei der in Kontakt stehenden Bereich mit Zinn oder einer Zinnlegierung beschichtet ist.

Aus der DE 100 04 020 A1 ist eine Steuerschaltungsanordnung in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs mit einer hinter dem Armaturenbrett angeordneten, flexiblen gedruckten Leiterplatte mit einer Niedrigstromsteuerverkabelung für Armaturenbrettschalter bekannt, wobei die flexible Leiterplatte mit einer Abzweigdose mittels flexiblen Flachkabels oder einer gedruckten Leiterplatte verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für ein Motorfahrzeug zu schaffen, mit der eine exakte elektrische Verbindung respektive Erdung eines elektrischen Schaltkreises in dem Motorfahrzeug hergestellt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird an einem an einem Strukturbauteil angeordneten Querbauteil eines Motorfahrzeugs ein Anschlussteil für ein Substrat mit einem elektrischen Kreis mit einer Fläche an der Oberseite des Querbauteils verbunden.

Der elektrische Kreis ist vorzugsweise auf einem Plastiksubstrat ausgebildet, wobei das Substrat an der Oberseite des Querbauteils angeordnet ist. Die Befestigung des Substrats am Anschlussteil erfolgt mit einem Befestigungselement derart, dass das Letztere durch das Substrat hindurch in das mit dem Querbauteil durchgehend verbundene Anschlussteil verbindend eingreift, wodurch zwischen dem Substrat und dem Strukturbauteil eine elektrische Verbindung hergestellt und wobei zusätzlich dazwischen ein flächenförmiger Wärmeableiter eingesetzt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Erläuterung und einer zugehörigen Zeichnungen hervor. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Vorderansicht der Armaturentafel, wie sie entsprechend den Merkmalen dieser Erfindung in ein Fahrzeug eingebaut ist;
2 eine Explosivdarstellung des Querbauteils mit dem an diesem angeordneten Substrat.
Die folgende Beschreibung der Vorzugsausgestaltung ist lediglich exemplarischer Natur und keineswegs dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungsfälle zu beschränken.
Bezug nehmend insbesondere auf 1 wird eine Armaturentafel mit den erfindungsgemäßen Merkmalen entsprechend den Lehren dieser Erfindung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
Die Armaturentafel 10 ist im Inneren eines Motorfahrzeugs installiert und enthält ein Strukturbauteil 12. Das Strukturbauteil 12 steht mit einem Querbauteil 14 und einem Stützbauteil 16 in Verbindung. Das Querbauteil 14 erstreckt sich horizontal quer durch das Innere des Fahrzeugs von einer Säule 18 bis zu einer anderen Säule 18. Außerdem hat das Querbauteil 14 eine Öffnung 17 zur Aufnahme der Lenksäule. Alternativ kann das Querbauteil 14 weitere Präge- oder Stanzformungen zur Anbringung verschiedener Komponenten, wie eines Handschuhfachs, eines Radiosystems, einer Anzeige für die Steuerung der Klimaanlage, eines Beifahrerairbags usw., enthalten.
Das Strukturbauteil 12 und das Querbauteil 14 bilden das Grundbauteil der Armaturentafel 10, die mit Schaum oder Kunststoff verkleidet sind, um der Armaturentafel 10 ein ansprechendes Aussehen zu geben. Das Querbauteil 14 ist aus einem Magnesiummetall oder alternativ einer Magnesiumlegierung geformt. Die Armaturentafel 10 ist eine integrierte Armaturentafel, die normalerweise mindestens einen elektrischen Kreis 20 aufweist, der die Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten innerhalb der Armaturentafel 10 ermöglicht. Beispielsweise kann eine elektrische Verbindung für eine Tonabspielanlage und die entsprechende Anzeige auf einem LCD-Schirm in einem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
Eine Anzahl dieser elektrischen/elektronischen Verbindungen benötigen zur ordnungsgemäßen Ausführung ihrer Funktion Erdung, und das Strukturbauteil 12 dient dazu, den elektrischen Kreis 20 zu erden. Bezug nehmend insbesondere auf 2 ist entsprechend dieser Erfindung die obere Oberfläche 24 des Querbauteils 14 mit einem Anschlussteil 22 versehen.
Vorzugsweise ist das Anschlussteil 22 an das Querbauteil 14 angeschweißt, so dass zwischen dem Anschlussteil 22 und der oberen Oberfläche 24 eine metallurgische Bindung hergestellt wird. Alternativ können andere Verfahren zur Befestigung des Anschlussteils 22 am Querbauteil 14 verwendet werden. Vorzugsweise wird das Anschlussteil 22 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Alternativ kann das Anschlussteil 22 aus Magnesium, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt werden.
Das Anschlussteil 22 ist mit einer ersten Öffnung 26 versehen, die durch das Querbauteil 14 hindurchführt. Wie gezeigt, ist auf einer oberen Fläche 30 eines Substrats 32 ein zuvor festgelegter Schaltkreis 28 ausgebildet. Vorzugsweise wird der Schaltkreis 28 aus Kupfer oder Kupferlegierungen hergestellt. Das Substrat 32 ist vorzugsweise ein Plastik-Substrat oder ein glasverstärktes Substrat. Zur Formung des Substrats 32 können alternativ andere Materialien verwendet werden. Das Substrat 32 definiert eine zweite Öffnung 34. Das Substrat 32 ist über der oberen Oberfläche 24 des Querbauteils 14 so angeordnet, dass eine zur oberen Fläche 30 entgegengesetzt liegende untere Fläche 31 in Berührung mit dem Querbauteil 14 ist. Das Substrat 32 ist an der Oberseite des Querbauteils 14 derart befestigt, dass die erste Öffnung 26 und die zweite Öffnung 34 miteinander fluchten.
Das Substrat 32 ist am Querbauteil 14 mit Hilfe eines Befestigungselements 40 befestigt. Obgleich eine Verschraubung in der Zeichnung gezeigt und beschrieben wird, gilt als einbegriffen, dass Befestigungselemente nicht auf diese Form beschränkt sind. Zur Befestigung des Substrats 32 am Querbauteil 14 wird vorzugsweise eine Schraube 40 benutzt. Die Schraube 40 wird durch die erste Öffnung 26 zur zweiten Öffnung 34 eingeführt. Durch diese Anordnung wird Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und den Leiterzügen des Schaltkreises 28 auf dem Substrat 32 herbeigeführt. Die Schraube 40 ist vorzugsweise aus Zinn, Zink oder Legierungen von Zinn und Zink gefertigt.
Um Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und dem auf dem Substrat 32 aufgezeichneten Schaltkreis 28 herbeizuführen, ist an der zweiten Öffnung 34 eine Scheibe 36 vorgesehen. Die Scheibe 36 erhält das zur Verhinderung von Unterbrechungen des elektrischen Kontakts erforderliche Moment an der Berührungsfläche zwischen der Schraube 40 und dem Schaltkreis 28 aufrecht. Die Scheibe gewährleistet auch den ununterbrochenen Kontakt zwischen dem Schaltkreis 28 und dem Querbauteil 14. Die Scheibe 36 ist vorzugsweise eine Kreuz- oder Zahnscheibe. Alternativ können andere Scheibenarten verwendet werden.
Es ist ebenfalls möglich, eine die erste Öffnung 26 umgebende Scheibe 36 vorzusehen. Vorzugsweise ist die Scheibe 36 aus Kupfer, Zinn, Zink oder einer Legierung von Kupfer, Zinn oder Zink gefertigt. Die Scheibe 36 verhindert in hohem Maße die Verlagerung der Schraube 40 relativ zum Substrat 32 und zum Querbauteil 14. Durch diese Anordnung wird Kontakt zwischen dem Anschlussteil 22 und dem Schaltkreis 28 auf dem Substrat 32 herbeigeführt.
Die Erfindung enthält auch einen zwischen der oberen Oberfläche 24 des Querbauteils 14 und der unteren Fläche 31 des Substrats 32 angeordneten Wärmeableiter 42. Vorzugsweise definiert der Wärmeableiter 42 eine dritte Öffnung 44. Die dritte Öffnung 44 ist so angeordnet, dass sie mit der ersten Öffnung 26 und der zweiten Öffnung 34 fluchtet. Um den Kontakt zwischen der Oberfläche des Wärmeableiters 42 und des Anschlussteils 22 zu verringern, hat die dritte Öffnung 44 einen größeren Durchmesser als die zweite Öffnung 34, so dass zwischen dem Anschlussteil 22 und der Oberfläche des Wärmeableiters 42 keine Berührung stattfindet. Alternativ kann die dritte Öffnung 44 auch dasselbe Maß wie die erste Öffnung 26 und die zweite Öffnung 34 haben. Vorzugsweise ist der Wärmeableiter 42 aus Aluminium gefertigt. Alternativ können andere Materialien verwendet werden.
Die oben geschilderte Anordnung sorgt für eine ordnungsgemäße Erdung des Schaltkreises 28 am Querbauteil 14. Diese Verbindung gewährleistet die richtige Funktion des elektrischen Kreises 20. Zusätzlich schafft die Bildung einer metallurgischen Bindung zwischen Anschlussteil 22 und Querbauteil 14 eine zuverlässigere Verbindung zwischen dem Schaltkreis 28 und dem Querbauteil 14.

Claims

Einrichtung zur Erdung eines Elektronikkreises an einem Motorfahrzeug, insbesondere Einrichtung zur elektrischen Verbindung zwischen einem mit einem Strukturbauteil verbundenen Querbauteil an dem Motorfahrzeug und wenigstens einem einen elektrischen Schaltkreis aufweisenden Substrat mit einer unteren Fläche, mit einem zylindrischen Anschlussteil mit axialer Öffnung und einem Befestigungselement, wobei das Anschlussteil (22) in einer in dem Querbauteil (14) angeordneten Öffnung axial eingesetzt und mit dem Querbauteil (14) verbunden ist, in dem Substrat (32) eine mit vorgenannter Öffnung fluchtende erste Öffnung (34) zur Aufnahme für das Befestigungselement (40), das mit der axialen Öffnung (26) des Anschlussteils (22) einerseits und mit dem Substrat (32) andererseits korrespondiert, eingesetzt ist, wobei das Befestigungselement (40) durch die Öffnung (34) im Substrat (32) hindurch mit dem Anschlussteil (22) verbunden und die elektrische Verbindung zwischen dem Substrat (32) und dem Querbauteil (14) respektive seiner Oberfläche (24) gebildet ist, und wobei zwischen dem Substrat (32) und dem Querbauteil (14) ein flächenförmiger Wärmeableiter (42) mit einer einen zylindrischen Bereich des Anschlussteils (22) aufnehmenden Öffnung (44) einerseits an der Oberfläche (24) und andererseits an der unteren Fläche (31) anliegend, eingesetzt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeableiter (42) flächenförmig ausgebildet ist und aus Metall, beispielsweise Aluminium, besteht.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anschlussteil (22) aus einer Gruppe von Metallen besteht, die Kupfer, Kupferlegierungen, Magnesium, Aluminium oder Aluminiumlegierungen enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Querbauteil (14) aus Magnesium gebildet ist.