-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung geht aus von einer Anschlusseinheit für eine
Druckmesszelle nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
So ist bereits aus
DE 10
2004 033 846 A1 ein Ventil mit integriertem Drucksensor
bekannt. Der Drucksensor ist im Ventildom integriert, so dass keine
weiteren Aufbau- und Halteelemente notwendig sind. Durch eine Bohrung
im Polkern des Ventildoms wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit
auf die Messmembran der Messzelle übertragen. In einer
Leiterplatte sind mehrere Durchgangsbohrungen ausgebildet, durch
welche die elektrischen Kontakte des Drucksensors und/oder des elektrischen
Teils des Ventils hindurchgeführt sind. Eine Kontaktierung
des Drucksensors erfolgt beispielsweise über Bonds.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine platzsparende und robuste
Anschlusseinheit für eine Druckmesszelle vorzusehen. Diese
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die
Anschlusseinheit für eine Druckmesszelle gemäß den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber
den Vorteil, dass der vorgeschlagene Stecker besonders niedrig baut
und somit nicht mehr höhenbestimmend ist. Dies wird insbesondere
dadurch erreicht, dass der Stecker um die Druckmesszelle beziehungsweise
um einen Schaltungsträger herum gebaut wird, so dass die
Bauhöhe des Drucksensors vollständig für
den Gerätestecker ausgenutzt werden kann. Auf dem Schaltungsträger befindet
sich zumindest eine Schaltung oder zumindest ein elektronisches
Bauteil zur Aufbereitung (Filterung, Signalverstärkung
oder ähnliches) zumindest eines Ausgangssignals der Druckmesszelle.
-
Weiterhin
ist zur Kontaktierung zumindest ein Kontaktblech vorgesehen. Dadurch
lässt sich vorteilhaft der notwendige axiale Toleranzbereich
der Anschlusseinheit verwirklichen. Somit können auch fertigungsbedingte
Toleranzen, bedingt durch den inneren Aufbau, Einstellungen und
Verstellungen der Magnetventile einfach ausgeglichen werden. Über das
Kontaktblech kann mit dem Gegenstück eine elektrische Verbindung
durch schleifenden Kontakt hergestellt wird. Dadurch werden eventuell
vorhandene Schmutzpartikel von den Kontaktpartnern beim Fügen
beiseite geschoben. Dadurch verbessert sich die elektrische Kontaktierung,
beispielsweise gegenüber einem Punktkontakt, wie dies bei
Federstiften auf Kontaktplatte vorgesehen wäre. Bei der
schleifenden Art der Kontaktierung über ein Kontaktblech ist
zudem eine Reibkorrosion des Kontakts minimiert.
-
Dadurch
dass die Kontaktflächen des Drucksensors radial angeordnet
sind, wird eine bauhöhenneutrale Kontaktierung ermöglicht.
Auch die Querkräfte auf den Drucksensor sind minimiert,
da nur sehr geringe Relativbewegungen der Anschlusseinheit bzw.
des Aufnahmemittels der Ventilspule zum Drucksensor vorliegen.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass der Stecker hülsenförmig aufgebaut ist und
das Kontaktblech an der Außenseite des Steckers, vorzugsweise
an der zylinderförmigen Außenseite des Steckers
angeordnet ist. Dadurch verringert sich nochmals die Höhe
des Bauraums, da einerseits der Innenraum für die Aufnahme
des Schaltungsträgers genutzt werden kann, während
das Gegenstück des Steckers diesen zur Kontaktierung von
außen umschließt.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass der Stecker an seiner Außenseite zumindest eine Ausnehmung
aufweist, in der das Kontaktblech zumindest teilweise aufgenommen
ist. Eine solche Bauform des Steckers lässt sich kostengünstig
durch ein Spritzgießteil realisieren, die sich zudem durch
Kompaktheit und sichere Befestigung der Kontaktbleche auszeichnet.
-
Zweckmäßiger
Weise können Kontaktblech und Stecker durch Warmverstemmung
miteinander verbunden werden.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass das Kontaktblech zumindest eine Federzunge umfasst, welche
vorzugsweise am Ende eine Anprägung besitzt. Über
diese Federzunge kann ein Kontakt- beziehungsweise Leitkleberpunkt des
Schaltungsträgers besonders einfach und – aufgrund
der Federeigenschaft – sicher kontaktiert werden, insbesondere
bei einer späteren dauerhaften Verbindung mittels Leitkleber.
Zweckmäßiger Weise weist hierzu der Stecker zumindest
einen Durchbruch auf, durch den die Federzunge ins Innere des Steckers
geführt ist. Diese Anordnung zeichnet sich durch große
Kompaktheit aus. Weiterhin wird dadurch auch die mechanische Befestigung
des Kontaktblechs auf dem Stecker verbessert. Zweckmäßiger
Weise ist ein Durchbruch oder eine Bohrung an der Oberseite des
Steckers oberhalb der Kontaktfeder vorgesehen. Über diese
Bohrung könnte bei der Verbindung der Kontaktfeder mit
dem Schaltungsträger mittels Leitkleber ein Heißprägestempel
zugeführt werden, so dass eine sekundenschnelle Aushärtung
der Verbindung möglich wird.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass die Oberseite des Steckers mit zumindest einer Fase und/oder
zumindest einer Nut versehen ist. Die Fase dient als Fügehilfe
beispielsweise bei der Montage eines Anbausteuergeräts
auf einem Hydraulikblocks. Dank der Nut kann die Fertigung des Steckers
optimiert werden, da der Stecker mithilfe der Nut beispielsweise
in einem Rüttler in eine definierte Montageposition gebracht
werden kann.
-
In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass an dem Stecker zumindest ein Durchbruch vorgesehen ist, der
mit zumindest einer Rastnase des Schaltungsträgers zusammenwirkt.
Dadurch erleichtert sich die Montage der Gesamtanordnung und trägt
zu einer festen mechanischen und positionsgenauen Verbindung bei.
-
Weitere
zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren
abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
-
Zeichnung
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Anschlusseinheit für eine
Druckmesszelle ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
Die 1 eine
perspektivische Ansicht der Anschlusseinheit, bestehend aus Stecker
und Gegenstück, angeordnet auf einem Ventil,
-
die 2 eine
perspektivische Darstellung des Steckers,
-
die 3 die
von dem Stecker überdeckte Sensorelektronik,
-
die 4 die Komponenten des Steckers,
-
die 5 eine
andere Ansicht des Trägers des Steckers,
-
die 6 eine
erste Schnittdarstellung des Steckers im Zusammenwirken mit der
Druckmesszelle,
-
die 7 eine
um 90 Grad gegenüber der Schnittdarstellung nach 6 gedrehte
Schnittdarstellung derselben Anordnung,
-
die 8 eine
perspektivische Darstellung des den Stecker aufnehmenden Gegenstücks.
-
Ein
nicht näher bezeichneter Ventilblock, beispielsweise zur
Steuerung einer Bremsanlage in einem Kraftfahrzeug, weist mehrere
Ventile 16 auf. Auf diese Ventile 16 ist jeweils
eine Druckmesszelle 14 angeordnet, um einen Druck des durch
das jeweilige Ventil 16 gesteuerten Fluids zu erfassen.
Hierzu ist eine Anschlusseinheit 10 vorgesehen, welche
aus einem Gegenstück 80 und einem darin lösbar
verbundenen Stecker 40 besteht. Durch das Gegenstück 80 wird
eine elektrische Kontaktierung der Druckmesszelle 14 mit
dem Stecker 40 hergestellt. Das Gegenstück 80 ist
vorzugsweise auf dem Spulenmantel bzw. bei alternativer Spulenausführung
auf dem Spulenboden des Ventils 16 ausgerichtet. Alternativ
wäre auch eine Ausrichtung am Wicklungsträger
des Ventils 16 möglich. Das Gegenstück 80 ist über
die Kontaktfahnen 82 mit dem Stanzgitter 84 verbunden
zur Kontaktierung zur weiterverarbeitenden Elektronik. Alternativ könnte
jedoch auch die Anbindung zur weiterverarbeitenden Elektronik über
flexible Kabel erfolgen.
-
In 2 ist
der Stecker 40 näher gezeigt. Der Stecker 40 ist
vorzugsweise zylindrisch beziehungsweise kappenförmig ausgeführt.
In Umfangsrichtung weist der Stecker 40 vier nach oben
offene, jedoch zur Innenseite hin geschlossene vorzugsweise rechteckförmige
Ausnehmungen 55 auf, die der Aufnahme von auf die Geometrie
der Ausnehmung 55 abgestimmten Kontaktblechen 56 dienen.
Diese Kontaktbleche 56 werden nachträglich auf
den Stecker 40 aufgeschoben und durch Warmverstemmung 58 gesichert.
-
Der
Stecker 40 wird über einem Schaltungsträger 20 angeordnet.
Der im Wesentlichen rechteckförmig ausgeführte
Schaltungsträger 20 ist beispielsweise mit einer
integrierter Schaltung 24 und elektronischen Bauteilen 26 bestückt.
Die integrierte Schaltung 24 und die elektronischen Bauteile 26 sind über elektrische
Verbindungen 27 mit Anschlusspunkten 18 einer
Messbrücke 19 der Druckmesszelle 14 elektrisch
kontaktiert. Die Kontaktierung der elektrischen Verbindungen 27 mit
den jeweiligen Anschlusspunkten 18 erfolgt vorzugsweise
mittels Leitkleber. Die Ausgangssignale der integrierten Schaltung 24 und der
elektronischen Bauteile 26 werden durch elektrische Verbindungen 27 vier
Leitkleberpunkten 30 zugeführt. Die Leitkleberpunkte 30 sind
an der Oberseite des Schaltungsträgers 20 angeordnet
und jeweils durch in axialer Richtung orientierte Stege 54 voneinander
getrennt. Der Schaltungsträger 20 ist beispielsweise
als Spritzgussteil ausgeführt in sogenannter MID-Technik
(Moulded Interconnect Device). An den beiden Seitenflächen
des Schaltungsträgers 20 befinden sich gegenüberliegende
Rastnasen 52. Diese Rastnasen 52 wirken mit zwei
Durchbrüchen 68 des Steckers 40 zusammen,
um eine lagedefinierte Verbindung zwischen Schaltungsträger 20 und Stecker 40 zu
unterstützen. Der Stecker 40 wird auf den Schaltungsträger 20 aufgeschoben,
bis die Rastnasen 52 in die Durchbrüche 68 eingreifen.
-
Die
Innenkontur des Steckers 40 ist auf die Außenkontur
des Schaltungsträgers 20 mit darauf angeordneten
Schaltungen 24 bzw. elektronischen Bauteilen 26 abgestimmt.
So sind Vertiefungen 74 im Stecker 40 zur Aufnahme
der Stege 54 des Schaltungsträgers 20 vorgesehen.
Weiterhin ist im Inneren des Trägers 50 jeweils
eine Innennut 76 vorgesehen zur Aufnahme der Seitenflächen
des Schaltungsträgers 20. Eine Aussparungen 76 schafft
zusätzlichen Platz für die auf dem Schaltungsträger 20 angeordneten
Bauteile 26 bzw. integrierte Schaltung 24.
-
Das
Kontaktblech 56, das auf die Ausnehmung 55 abgestimmt
ist, weist im oberen, mittleren Abschnitt eine gegenüber
der im Wesentlichen rechteckförmigen, gebogenen Kontaktfläche
um 90° gebogene Federzunge 60 mit einer Anprägung 62 am Ende
auf. Die Geometrie der Federzunge 60 mit Anprägung 62 ist
so ausgelegt, dass die Anprägung 62 im montierten
Zustand auf dem zugehörigen Leitkleberpunkt 30 aufliegt.
Die Stege 54 des Schaltungsträgers 20 verhindern
entsprechende Kurzschlüsse bei der Leitkleberverarbeitung.
Die Federzungen 60 mit Anprägungen 62 der
Kontaktbleche 56 drücken dabei federnd auf den
Schaltungsträger 20. Die Kontaktbleche 56 zwischen
Schaltungsträger 20 und Stecker 40 können
mit Leitkleber zusätzlich verklebt werden und mit einem
Heißprägestempel durch die an der Oberseite des
Trägers 50 befindlichen Bohrungen 65 des
Steckers 40 schnell ausgehärtet werden. Über
die oberen Durchbrüche 70 am Stecker 40 gelangen
die Federzungen 60 in das Innere des Steckers 40.
Der Stecker 40 weist weiterhin an seiner Oberfläche
zwei parallel verlaufende Nuten 66 auf. Die an der oberen
Außenkante des Steckers 40 umlaufende Fase 64 dient
als Fügehilfe bei einer Montage eines Anbausteuergeräts
auf dem Hydraulikblock, dessen Bestandteile die Ventile 16 sind.
Beim Montieren muss als erstes die relativ scharfkantige Magnetspule
im Anbausteuergerät über den Drucksensor geschoben
werden.
-
Der 6 lässt
sich noch genauer das Zusammenwirken zwischen Stecker 40 und
Schaltungsträger 20 entnehmen. Die Federzungen 60 gelangen über
den oberen Durchbruch 70 im Stecker 40 zu dem
zu kontaktierenden Leitkleberpunkt 30. Der elektrische
Kontakt zwischen Kontaktblech 56 und Leitkleberpunkt 30 wird
durch Leitkleber hergestellt. Über dem Leitkleberpunkt 30 ist
die Bohrung 65 angeordnet. Die Aussparung 76 schafft
genügend Platz für die elektronischen Bauteile 26 bzw.
die integrierte Schaltung 24. Der Schaltungsträger 20 ist
mit der Druckmesszelle 14 mechanisch und auch elektrisch
verbunden. Dadurch werden die elektrischen Signale der Messbrücke 19 über
die elektrischen Verbindungen 27 den jeweiligen elektronischen
Bauteile 26 bzw. integrierten Schaltungen 24 und
deren Ausgangssignale an die Leitkleberpunkte 30 weitergeleitet.
Die an den Leitkleberpunkten 30 anliegenden elektrischen
Signale können über die Kontaktbleche 56 abgegriffen
werden.
-
Der 7 lässt
sich weiterhin entnehmen, wie die Rastnasen 52 des Schaltungsträgers 20 mit den
Durchbrüchen 68 zusammenwirken.
-
In
Verbindung mit 8 wird das Gegenstück 80 näher
erläutert. Das Gegenstück 80 ist hülsenförmig
ausgeführt, wobei die Innenkontur im Wesentlichen zylinderförmig
ausgeführt ist. Die Außenkontur des Gegenstücks 80 weist
eine achteckförmige Struktur auf. Jede zweite der achteckförmigen
Außenfläche des Gegenstücks 80 weist
eine Ausnehmung 87 auf, die seitlich in axialer Richtung
in zwei gegenüberliegenden Führungsschlitzen 88 ausläuft. Aussparungen 87 und
zugehörige Führungsschlitze 88 dienen
der Aufnahme jeweils einer Kontaktfahne 82. Der obere Bereich
der Kontaktfahne 82 wird durch die Führungsschlitze 88 aufgenommen.
In diesem oberen Bereich sind zur Innenseite hin ausgestellte Kontaktfedern 84 vorgesehen,
welche mit den Kontaktblechen 56 des Steckers 40 zusammenwirken.
Die Breite der Kontaktfahne 82 verringert sich zum Ende
des oberen Bereichs hin, ist um 90° gebogen und steht in
radialer Richtung hin nach außen ab. Das Ende des nach
außen abstehenden radialen Bereichs der Kontaktfahne 82 ist
am Ende seitlich um 90° nach oben abgewinkelt. Die seitlich
nach oben abgewinkelten Bereiche der Kontaktfahnen 82 dienen
als Anschlusspunkte für das Spulenstanzgitter 84,
welches an den gewünschten Anschlusspunkten ebenfalls um
90° nach oben hin abgebogen wird. Nach unten hin wird das
Gegenstück 80 abgeschlossen durch eine Auflagefläche 83.
In der Auflagefläche 83 können Öffnungen
zur Befestigung des Aufnahmemittels 80 am Ventil 60 vorgesehen
sein.
-
Die
Druckmesszelle 14 wird auf dem Polkern des Ventils 16 positioniert.
Das Ventil 16 kann Bestandteil eines Hydraulikblocks sein,
welches wiederum Teil einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs ist. Insbesondere
bei Antiblockiersystemen bzw. elektronischen Stabilitätssystemen
kann diese Anordnung zum Einsatz kommen. Die Druckmesszelle 14 weist eine
Messbrücke 19 auf, die anhand der Ausdehnung einer
Membran den Druck des im Ventil 16 befindlichen Fluids
erfasst. Messbrücke 19 bzw. Druckmesszelle 14 weisen
beispielsweise vier elektrische Anschlusspunkte 18 auf.
Die an den Anschlusspunkten 18 anliegenden elektrischen
Signale müssen in besonders kompakter Form abgegriffen
und aufbereitet werden, um sie dann weiterverarbeitenden Steuergeräten
zuzuführen. Neben hohem Miniaturisierungsgrad muss die
Anschlusseinheit 10 auch hohen Toleranzanforderungen (primär
bezüglich Länge und Schiefstand des Ventils 16)
gerecht werden. Weiterhin soll auch die Reibkorrosion der elektrischen
Kontaktierung minimiert werden. Durch die Integration der Druckmesszelle 14 auf
das Ventil 16 wird die Trennbarkeit des zusätzlichen
Steuergeräts vom Pumpengehäuse erreicht. Um eine
Minimierung der Toleranzen zu erreichen, wird das Gegenstück 80 auf der
Ventilspule, vorzugsweise auf dem Spulenmantel bzw. bei alternativer
Spulenausführung auf dem Spulenboden. Alternativ könnte
das Gegenstück 80 auch am Wicklungsträger
ausgerichtet werden. Weiterhin könnte das Gegenstück 80 auch
als Kappe ausgeführt werden, d. h. sie könnte
auch oben geschlossen ausgeführt werden.
-
Die
Kontaktierung der Kontaktfahnen 82 zur weiterverarbeitenden
Elektronik (beispielsweise das Steuergerät) erfolgt über
das Spulenstanzgitter 84. Ein eventuell notwendiger Toleranzausgleich
kann über eine Mäandrierung 85 im Spulenstanzgitter 84 zusätzlich
vorgesehen werden. Alternativ wäre jedoch auch eine Anbindung
durch flexible Kabel möglich.
-
Der
Innendurchmesser des Gegenstücks 80 ist so bemessen,
dass die Druckmesszelle 14 bzw. Messbrücke 19 sowie
darauf angeordneten Schaltungsträger 20 umschlossen
wird. Weiterhin dient der im Wesentlichen zylinderförmige
Innendurchmesser des Gegenstücks 80 der Aufnahme
des Steckers 40. Der Gerätestecker 40 mit
montierten Kontaktblechen 56 wird über die Innennut 66 mit
den Seitenflächen des Schaltungsträger 20 in
Eingriff gebracht, bis die zwei Rastnasen 52 des Schaltungsträgers 20 in
den Durchbrüchen 68 des Steckers 40 einrasten.
In den Vertiefungen 74 finden die Stege 54 des
Schaltungsträgers 20 Platz und verhindern dadurch
einen Kurzschluss zwischen den Leitkleberpunkten 30 bei
der Kontaktierung der elektrischen Verbindungen 27 mit den
jeweiligen Leitkleberpunkten 30 durch Leitkleber, beispielsweise
Silberleitkleber. Federzungen 60 mit Anprägungen 62 der
Kontaktbleche 56 drücken dabei federnd auf den
Schaltungsträger 20. Die Kontaktfläche 56 zwischen
Schaltungsträger 20 und Stecker 40 können
mit Leitkleber zusätzlich verklebt werden und mit einem
Heißprägestempel durch die Bohrung 65 des
Steckers 40 ausgehärtet werden. Um den Stecker 40 für
die Montage gerichtet zuführen zu können, sind
auf der Oberseite die zwei Nuten 66 vorgesehen. Der Stecker 40 kann
dadurch im Rüttler gezielt auf eine gewünschte,
definierte Lage (Montageposition) einnehmen.
-
Stecker 40 und
Gegenstück 80 werden miteinander verbunden, indem
der Stecker 40 in das Innere des Aufnahmemittels 80 gelangt.
Beim Fügen reibt die Kontaktfahne 84 auf der Landefläche
des Kontaktblechs 56 und ermöglicht damit einen
besseren Kontakt, da eventuell vorhandene Partikel in diesem Bereich
abgestreift und nicht eingeklemmt werden. Im montiertem Zustand
ist nun ein Kontakt zwischen der Druckmesszelle 14 und über
die elektrischen Verbindungen 27, gegebenenfalls elektronischen
Bauteilen 26 bzw. integrierte Schaltung 24 über
die Leitkleberpunkte 30, die Anprägungen 62 der
Federzungen 60, Kontaktbleche 56, Kontaktfedern 84 der
Anschlussfahnen 82 – mit Spulenstanzgitter 84 und
ggf. einem weiterverarbeitenden Steuergerät erreicht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004033846
A1 [0001]