模块化电路板装置和安装电路板装置的方法

技术领域

本发明涉及由两个或更多个电路板组成的模块化电路板装置和安装这种电路板装置的方法。

背景技术

电路板连接器主要用于在两个电路板之间产生导电连接，例如实现易于生产并且由不同电路板、特别是电路板组成的模块化结构。在某些情况下，还希望不同电路板的模块化组合在产生导电连接的同时通过电路板连接器在电路板之间产生机械联接。

出版物DE102012102055A1示出两个电路板之间的导电连接以及机械联接的示例。其中设置连接元件，其具有桥接部分，当安装在两个电路板上时，该桥接部分在两个电路板的端面区域上延伸并且还具有压入区，其中每个压入区均被压入到电路板上的相应孔中。电路板中的孔在其内侧表面上是导电的。这样，一方面实现了两个电路板的孔之间的电接触，另一方面实现了机械联接。

此外，现有技术中已知大量其他方案，每个方案都具有专用于应用的特点，并且在这方面不能有意义地转移到另一个应用。缺乏或有限的安装空间通常是一个限制因素。

对于集成在电机外壳中的电机控制装置，也只有一个专用于相应电机的可用空间，其一方面应优化使用，另一方面也必须考虑技术方面，如在生产过程中的散热。

总体来说，因此需要实现在给定的外壳或外壳体积的情况下控制单元(特别是电机控制单元)的简单的、成本低廉的可制造结构，并且可以实现模块化。设计应尽可能节省空间并确保尽可能简单的装配过程。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电路板装置(用于电机控制单元)，其具有节省空间的构造并且组装成本低廉。安装应安全，且电接触件不应损坏。

另一个挑战在于电连接元件，即接触件，电路板装置的电路板与接触件电连接。除了不可拆卸的电连接(例如压入式连接件，当它们被压入时在接触区进行冷焊)，本领域技术人员还知道可拆卸的连接技术，其可以用典型的插头和插座接触件形成。通常，引脚接触件与弹性插座接触件相互作用。在多极或高极数接触装置的情况下，插入和分离插头配合件时的插入力和拔出力相加，因此通常会出现不希望的高的总插入力。除了一对接触件的单个插入力外，由于接触件的形状和几何形状及其接触件材料，接触件彼此的公差位置也决定了多极或高极数接触装置的插入力和拔出力。这些通过接触件的浮动安装而部分地减少，其中这种浮动安装并不总是期望的并且在生产技术上也更复杂。

由此产生的另一个问题是，装配工在将具有多极或高极数电连接接触件的电路板插接在一起时预期较大的插入力，因此不能简单地通过插入力来检测插接过程中接触件是否损坏或弯曲.已知的解决方案例如使用在专门设计的组装台上的具有(杠杆)压机的结合装置，这除了高成本之外，还可能导致在杠杆压机中拼合电路板时未检测到的接触件损坏的风险。

因此，本发明的另一个目的是改进和促进这种电路板装置的安装，并避免由安装错误引起的损坏。

根据本发明，所述目的通过独立权利要求的特征实现。

本发明的一个基本构思涉及通过电路板的专用的嵌套以及不同长度的电接触件的设计来利用电机外壳中的安装空间，以使得电路板从插接方向观察相继顺序地彼此偏移，电接触件的不同长度取决于它们各自的接触件与相应的插座接触件接合的长度，此外还提供对准和引导装置，从而一方面确保接触件的预定心，另一方面确保电路板插接在一起时的引导。

为此，本发明提供一种电路板装置，其用于在电机外壳中形成电机控制装置，所述电路板装置由至少一个组装的第一电路板和形成有多个接触元件的、组装的第二电路板以及板状对准和引导装置(其优选地也是电路板)组成，所述多个接触元件设计成在插接方向上插接在一起以与所述第一电路板上的相应的配合接触件建立可拆卸的电连接，所述板状对准和引导装置在插接方向上从所述第一电路板突出到所述第二电路板，并且在安装状态下，当所述第二电路板的所述接触元件处于与所述第一电路板的配合接触件完全插接的状态时，所述板状对准和引导装置通过端侧区段通过间隙突出穿过所述第二电路板，其中，根据本发明的接触元件从所述第二电路板突出不同的长度或从所述第二电路板突出。

组装的电路板应被理解为这样的电路板：其组装有为了其功能而组装的电气和电子部件，特别是在只好一个组装侧上的无源和有源部件。

在本发明所基于的应用的情况下，优选地规定第一电路板设计成电机控制装置的上级主板。还优选地，所述第二电路板被设计为扼流圈电路板，还优选地，与所述第一电路板电力和机械地连接并从所述第一电路板突出的第三电路板设计成电机控制器或控制器电路板。

然而原则上也可以按照本发明的方式连接具有其他功能的电路板。这种嵌套布置优化地利用结构空间，同时电路板充当引导和对准装置以完成安装并允许接触件对准。

由于接触件长度不同，使得总的配合力减小，因为一旦每个后面的接触件与其配合接触件接合，力就相继作用。为此，优选地进行以下设计。在n个所述接触件从所述第二电路板突出不同的长度的情况下，其中n>2，选择接所述触件之间的长度差使得长度介于最短和最长接触件长度之间的接触件的长度相差等距长度差ΔL，因此n个接触件在插接在一起时相继地接合。换句话说，第一接触件的长度为L，第二接触件的长度为L+ΔL，第三接触件的长度为L+2xΔL，等等。

因此，在本发明的一个有利的实施例中，板状对准和引导装置也是电路板，特别是组装的印刷电路板，其中该电路板的端侧区段有利地没有电路。然而，这不是绝对必要的(取决于间隙的设计和宽度)。该对准和引导装置或该直立电路板的侧边缘与第二电路板中的间隙相互作用。亦即，在边缘区域中进行引导，因此原则上可以良好地利用第三电路板的区域。

在本发明的优选实施例中，确定所述第二电路板中的间隙的间隙宽度，使得所述对准和引导装置(或所述第三电路板)的所述端侧区段在所述第一电路板和所述第二电路板插接在一起时进行对准和引导，所述端侧区段的区域中的电路板的板厚度仅略小于所述间隙宽度B。通过将间隙尺寸与板厚度适当匹配，可以根据需要设置剩余间隙。

在本发明的另一优选实施例中规定，间隙宽度B仅在如上所述的边缘区域中更大，并且在两个间隙端部21a、21b之间的区域中(沿间隙的纵向方向观察)比所述间隙端部处的引导区域的宽度更大，特别是其的1.5至2.5倍。由此可以简化插接，因为只有更小的活动区段相互作用，并且更好地防止卡住和倾斜，特别是当选择引导间隙较小时。另一个优点在于，第三电路板也可以是用部件组装的，当它们插接在一起时，这些组件可以穿过更宽的间隙区域。

还有利地，所述对准和引导装置(或所述第三电路板)的相对的侧边缘在所述端侧区段的区域中不相互平行地延伸，优选地以导入斜面相对于插接方向成斜角地朝向彼此延伸。这些导入斜面进一步便于安装，从而简化了将第三电路板穿入第二电路板中的间隙中。侧边缘的几何形状在进一步的延伸路线中选择为特别是平行延伸，使得在间隙中的平行的侧边缘分别在相对的间隙端上侧向地被引导。以此方式，一方面横向于间隙的长度方向并且另一方面在间隙的长度方向上进行引导，并且以这种方式实现电路板的期望的对准以及因此接触件的整体的期望的对准。

还有利地，所述接触件设计为片状接触件或扁平接触件，每个接触件两端设有两个在端侧布置的接触件舌片，在所述第一电路板和所述第二电路板(LP1、LP2)插接在一起的状态下，每个接触件舌片插入为此目的设置的所述第一电路板和所述第二电路板上的插座接触件并与其电接触。还优选地，围绕所述接触件布置接触件支架，所述接触件支架优选地具有闩锁元件，所述闩锁元件用于机械地附接到两个电路板中的一个上。

在接触件被布置成例如由三个或更多个接触件组成的接触件排的情况下，有利地使用公共的接触件支架用于这些接触件。

电路板的布置优选地如下进行。在安装状态下，第一和第二电路板位于彼此平行的平面内，而第三电路板或板状对准和引导装置布置在与第一和第二电路板垂直的平面内，因此也可以说是直立地对准。

本发明的另一方面涉及一种用于电动机的电子设备外壳，其在外壳中具有在外壳罐和设计成防触摸的外壳盖之间的如上所述的根据本发明的电路板装置。

除了所述的装置之外，本发明的另一方面还涉及用于安装这种电路板装置的方法，其包括以下步骤：

a.手动地(即，无工具地)将与所述第一电路板连接且从所述第一电路板突出的所述板状对准和引导装置的所述端侧区段插入所述第二电路板的所述间隙中，并将所述第二电路板的接触件与所述第一电路板上的配合接触件对准，

b.手动地(即，无工具地)将所述接触件与所述配合接触件相继地插接在一起，直到所有接触件都完全插接并且所述电路板相连。

附图说明

本发明的其他有利的进一步方案在从属权利要求中被表征或在下文与参考附图的本发明的优选实施例的描述一起更详细地呈现。

在附图中示出：

图1示出三个电路板(LP1、LP2、LP3)在预安装状态下与电机外壳重叠地排列；

图2示出图1的布置的第二电路板LP2的透视图；

图3示出第一电路板与第二电路板结合时的预安装状态的详细视图，其中直立的第三电路板作为引导装置作用。

图4示出详细的剖视图，其中更详细地显示了三个接触件；

图5示出图1的布置在安装步骤中的截面透视图；

图6a和图6b示出图5中的细节的不同的视图；

图7示出图1的布置在最终安装状态下的另一透视截面图，以及

图8示出图7的细节

具体实施方式

下面参考附图更详细地解释本发明，图中相同的附图标记表示相同的功能和/或结构特征。

图1示出在预安装状态下由重叠的三个电路板LP1、LP2、LP3组成的电路板装置100。这些电路板LP1、LP2、LP3用于在电机外壳50中在外壳罐51和设计为防止触摸的外壳盖52之间形成电机控制装置。电路板LP1、LP2、LP3均为组装的电路板，其中第二电路板LP2设计有两排各3个接触元件20，用于沿插接方向S插接在一起以产生与第一电路板LP1上的相应配合接触件10的可拆卸电连接。

第一电路板LP1为主板，第二电路板LP2设计为扼流圈电路板，第三(直立)电路板LP3为控制器电路板，其作为板状对准和引导装置。

为此，如图3中清楚可见，第三电路板LP3在插接方向S上从第一电路板LP1突出，并朝向第二电路板LP2。第三电路板LP3在其自由端具有没有电路的电路板区段，即端侧区段30。将其插入下方所示的第二电路板LP2的间隙20中，然后将电路板LP1和LP2插接在一起。从图2中可以清楚地看出，在间隙21的相对的两个间隙端部21a、21b处，间隙的宽度B小于间隙端部之间的宽度，大致对应于第三电路板LP3的厚度D。

还可以看到第三电路板LP3的两个相对的侧边缘30a、30b，它们在上部区域(靠近第一电路板LP1)平行地延伸，然后在端侧区段30的区域不相互平行地延伸，而是以导入斜面相对于插接方向S成斜角地朝向彼此延伸。

图4以剖视图的示出当电路板LP1、LP2插接在一起时的细节。可以清楚地看到由三个接触件20组成的一排接触件，它们与两个电路板LP1和LP2中的配合接触件10(接触插座10)电接触接合。在图5和图6a、图6b中是电路板LP1、LP2开始插接在一起时的状态，在图7和图8中示出是已经插接在一起的已安装状态。

在第一电路板LP1中，在弹性插座接触件10的区域中，在电路板LP1中分别具有开口11，接触舌片22可以穿过这些开口。三个接触件20均以不同的长度从电路板LP2突出，其中接触件20之间的长度差被设置为等距的长度差ΔL(其用虚线示出)。当它们插接在一起时，它们相继接合并在最终状态下以不同程度突出穿过电路板LP1，即穿过电路板LP1中的开口11，如在图8的细节中可以清楚地看到。

接触件20在整个长度上设计为片状接触件或扁平接触件，每个接触件在端侧具有两个扁平的接触件舌片22，并且安装在接触件支架24中。公共接触件支架24具有闩锁装置25，接触件支架24利用该闩锁装置附接至电路板LP2。