DE102011075901A1

DE102011075901A1 - Spulenanordnung und Identifikationsgeber für ein Zugangskontrollsystem

Info

Publication number: DE102011075901A1
Application number: DE102011075901A
Authority: DE
Inventors: Robert Obermaier
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung. Diese umfasst eine mit einer Leiterbahnstruktur (51) versehene Leiterplatte (50), eine auf der Leiterplatte (50) montierte Spule (10) mit einer ersten Wicklung (1) und einer zweite Wicklung (2), sowie ein aktives und/oder ein passives elektronisches Bauelement (6), das zwischen der Spule (10) und der Leiterplatte (50) auf der Leiterplatte (50) montiert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Identifkationsgeber mit einer oben erwähnten Spulenanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung, insbesondere für einen Identifkationsgeber für ein Zugangskontrollsystem.
Bei Identifikationsgebern ("ID-Gebern") handelt es sich um elektronische Geräte, mit deren Hilfe sich ein Anwender einen Zugang zu einem zugangskontrollierten System verschaffen kann. Beispielsweise werden solche Identifikationsgeber bei Kraftfahrzeugen als "elektronischer Autoschlüssel" eingesetzt, die es dem Anwender des Identifikationsgebers z.B. ermöglichen, eine Fahrzeugtür über Funk zu öffnen oder das Fahrzeug zu starten. Im Zuge der technischen Fortentwicklung, beispielsweise wenn die Position des Identifikationsgebers in Relation zu einem Kraftfahrzeug bestimmt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Identifikationsgeber eine möglichst große Spule aufweist. Andererseits ist es häufig wünschenswert, dass Identifikationsgeber als tragbare Geräte ausgebildet sind, so dass sie der Anwender ohne weiteres jederzeit mit sich führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Identifkationsgeber für ein Zugangskontrollsystem bereitzustellen, der die Verwendung einer möglichst großen Spule zulässt, ohne die Baugröße des Idenfikationsgebers im Vergleich zu herkömmlichen Systemen signifikant zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Dabei umfasst eine Spulenanordnung eine mit einer Leiterbahnstruktur versehene Leiterplatte, sowie eine auf der Leiterplatte montierte Spule, welche eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung aufweist. Zwischen der Spule und der Leiterplatte ist ein aktives und/oder ein passives elektronisches Bauelement auf der Leiterplatte montiert. Durch die Montage von einem oder mehreren elektronischen Bauelementen zwischen der Spule und der Leiterplatte können alle oder zumindest einige der elektronischen Bauelemente, welche zusätzlich zu der Spule auf der Leiterplatte montiert werden müssen, unterhalb der Spule angeordnet werden.
Eine oben erwähnte Spulenanordnung kann beispielsweise in einem Identifikationsgeber, z.B. als Identifikationsgeber für ein Zugangskontrollsystem in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden. Anders als bei herkömmlichen Identifikationsgebern, bei denen sich die zusätzlich zur Spule vorgesehenen Bauelemente seitlich neben der Spule auf der Leiterplatte befinden, steht der Platz auf der Leiterplatte, der bei herkömmlichen Identifikationsgebern für die zusätzlichen Bauelemente verwendet wird, für eine Vergrößerung der Spule zur Verfügung. Dadurch kann sich die Spule in seitlicher Richtung bis nahe an den Rand der Leiterplatte oder sogar darüber hinaus erstrecken.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Soweit nicht anders angegeben, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente mit gleicher oder ähnlicher Funktion. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer mehrere Abstandshalter aufweisenden Spule eines für eine Spulenanordnung;
2 eine Draufsicht auf die Spule gemäß 1, wobei der obere Teil einer optionale Spulenvergussmasse teilweise entfernt wurde;
3 einen Vertikalschnitt einer gemäß 2 ausgebildeten Spule während deren Montage auf einer Leiterplatte;
4 die Spulenanordnung gemäß 3 nach der Montage der Spule auf der Leiterplatte;
5 einen vergrößerten Abschnitt einer Spulenanordnung mit einer an einer Leiterplatte montierten Spule mit einem Federelement, welches auf der der Spule zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist;
6 einen vergrößerten Abschnitt einer Spulenanordnung mit einer an einer Leiterplatte montierten Spule mit einem Federelement, welches auf der der Spule abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist;
7 einen vergrößerten Abschnitt einer Spulenanordnung mit einer an einer Leiterplatte montierten Spule mit einem Federelement, welches auf der der Spule zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist und welches eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung zwischen der Spule und der Leiterplatte herstellt;
8 einen vergrößerten Abschnitt einer Anordnung mit einer Spule, die einen als Rastelement ausgebildeten Abstandhalter aufweist, der mit dem seitlichen Rand der Leiterplatte verrastet werden, kann, während des Einrastens;
9 die Anordnung gemäß 8 nach dem Einrasten;
10 einen vergrößerten Abschnitt einer Spulenanordnung, bei der auf die Metallisierung der Leiterplatte ein als dünnes Blech ausgebildetes Federelement aufgelötet ist, welches eine Druckkontaktverbindung mit einem elektrisch leitenden Abstandhalter ausbildet, vor der Montage der Spule auf der mit dem Federelement bestückten Leiterplatte;
11 die Anordnung gemäß 10 nach der Montage der Spule auf der mit dem Federelement bestückten Leiterplatte;
12 eine Anordnung, die sich von der Anordnung gemäß 11 dadurch unterscheidet, dass das als dünnes Blech ausgebildete Federelement auf einen elektrisch leitenden Abstandhalter aufgelötet ist, und das die Leiterplatte druckkontaktiert;
13 eine Anordnung, bei der ein Federelement teilweise in einen Fortsatz eines Spulengehäuses eingespritzt ist, wobei das Federelement eine Metallisierung der Leiterplatte druckkontaktiert;
14 eine Anordnung, bei der ein Kontaktstift teilweise in einen Fortsatz eines Spulengehäuses eingespritzt ist, wobei ein aus dem Fortsatz herausragendes Ende des Kontaktstiftes in eine Kontaktöse der Leiterplatte eingepresst ist;
15 eine Anordnung mit einem elektrisch funktionslosen Abstandhalter, der als Fortsatz eines Spulengehäuses ausgebildet ist;
16 eine Spulenanordnung mit einem elektrisch funktionslosen Abstandhalter, der mit der Spule verrastet ist;
17 einen vergrößerten Abschnitt der Spulenanordnung gemäß 16;
18 den vergrößerten Abschnitt der Spulenanordnung gemäß 17 vor dem Verrasten des Abstandhalters mit der Spule; und
19 einen Identifikationsgeber mit einer Spulenanordnung gemäß der Erfindung, der im Rahmen einer Zugangskontrolleinrichtung mit einem Fahrzeug zusammenwirkt.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Spule 10, an welcher beispielhaft eine Anzahl von vier Abstandhaltern 4 befestigt sind. Die Spule kann dabei in einem Identifikationsgeber für ein Zugangskontroll- oder Startsystem eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Grundsätzlich kann die Zahl N der Abstandhalter 4 beliebig, d.h. es gilt N ≥ 1. Beispielsweise könnten auch nur genau ein, zwei, drei oder mehr als vier Abstandhalter 4 vorgesehen sein.
In dem gezeigten Beispiel weist ein jeder der Abstandhalter 4 auf seiner der Spule 10 abgewandten Seite ein unteres Ende 41 auf, welches in eine korrespondierende Öffnung einer Leiterplatte eingesetzt und dabei mit der Leiterplatte verrastet werden kann. Anstelle einer Verrastung kann ein Abstandhalter auch beliebige andere Befestigungsmöglichkeiten aufweisen, die eine Befestigung dieses Abstandhalters an einer Leiterplatte ermöglichen. Beispielsweise kann das untere Ende 41 auch als Lötpin ausgebildet sein, der in eine Lötöse einer Leiterplatte eingesteckt und mit dieser verlötet werden kann, oder als flächiger SMD-Lötkontakt, der auf eine Leiterplatte gelötet werden kann, oder als Schraubanschluss, bei dem das untere Ende 41 als Gewindestift ausgebildet ist oder ein Innengewinde aufweist, so dass der Abstandhalter mit einer Leiterplatte verschraubt werden kann. Ebenfalls ist es möglich, dass das untere Ende 41 als Kunststoffstift ausgebildet ist, der in eine Öffnung einer Leiterplatte eingesteckt und dann auf der der Spule abgewandten Seite der Leiterplatte thermisch so umgeformt werden kann, dass sich sein Querschnitt vergrößert, so dass er nicht mehr aus der Öffnung herausgezogen werden kann, wodurch der Abstandhalter dadurch fest mit der Leiterplatte verbunden ist.
Ein Abstandhalter 4 kann wie in dem gezeigten Beispiel Bestandteil der Spule 10 sein, indem er auch im unverbauten Zustand der Spule 10 fest mit deren Wicklungen und einem optionalen Magnetkern verbunden ist. Alternativ kann es sich bei einem Abstandhalter 4 um ein von der Spule 10 unabhängiges Element handelt, so dass der Abstandhalter 4 auf einer Leiterplatte vormontiert und die Spule 10 danach auf den Abstandhalter 4 aufgesetzt werden kann.
Ein Abstandhalter 4 kann als mechanisches Befestigungsmittel zur Befestigung einer Spule 10 an einer Leiterplatte dienen. Alternativ oder ergänzend kann ein Abstandhalter 4 aber auch dazu verwendet werden, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Wicklung der Spule und einer Leiterplatte herzustellen.
Falls ein Abstandhalter 4 als Bestandteil der Spule 10 ausgebildet ist, kann er ganz oder teilweise als Bestandteil einer Spulenvergussmasse 15 ausgebildet sein, in die die Wicklungen der Spule 10 sowie ein optionaler Magnetkern eingebettet sind. Falls der Abstandhalter 4 zusätzlich dazu dienen soll, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Wicklung der Spule und einer Leiterplatte herzustellen, kann ein elektrisch leitendes Verbindungselement, beispielsweise ein Drahtstift, in den Abstandhalter 4 integriert sein, was z.B. durch teilweises Umspritzen des Verbindungselements mit einer Spulenvergussmasse erreicht werden kann. Ebenso ist es möglich, dass ein Abstandhalter 4 als elektrisch leitendes Element ausgebildet ist.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Spule 10 gemäß 1, wobei der obere Teil der Spulenvergussmasse 15 entfernt wurde, da dieser eine erste Wicklung 1, eine zweite Wicklung 2, eine dritte Wicklung 3, sowie einen optionalen Magnetkern 5, auf den die erste Wicklung 1, die zweite Wicklung 2 und die dritte Wicklung 3 normalerweise verdeckt. Bei der Spule 10 handelt es sich damit um eine so genannte 3D-Spule. Optional kann auch eine 2D-Spule vorgesehen sein. Hierzu kann auf eine beliebige der ersten, zweiten oder dritten Wicklung 1, 2, 3 verzichtet werden. Der optionale Magnetkern 5 kann beispielsweise aus Ferrit bestehen oder ein Ferrit aufweisen. Andere Magnetkernmaterialien sind ebenfalls möglich.
Bei der Spule 10 handelt es sich um eine sogenannte 3D-Spule, bei der die erste Wicklung 1 eine erste Wicklungsachse x1, die zweite Wicklung 2 eine zweite Wicklungsachse x2 und die dritte Wicklung 3 eine dritte Wicklungsachse x3 (siehe die 3 und 4) aufweist, welche paarweise in unterschiedliche, nicht parallele Richtungen verlaufen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel schließen die Richtungen der ersten Wicklungsachse x1 und der zweiten Wicklungsachse x2, die Richtungen der ersten Wicklungsachse x1 und der dritten Wicklungsachse x3, sowie die Richtungen der zweiten Wicklungsachse x2 und der dritten Wicklungsachse x3 jeweils einen Winkel von 90° ein. Grundsätzlich können diese Winkel jedoch, unabhängig voneinander, auch größer als 0° und/oder kleiner als 90° gewählt werden. Optional können zusätzlich zu der ersten Wicklung 1, der zweiten Wicklung 2 und der dritten Wicklung 3 auch noch eine oder mehrere weitere Wicklungen auf den Kern 5 aufgewickelt sein.
Die erste Wicklung 1 weist einen ersten Anschluss 11 und einen zweiten Anschluss 12 auf, die zweite Wicklung 2 einen ersten Anschluss 21 und einen zweiten Anschluss 22. Bei einigen oder einem jeden der ersten und zweiten Anschlüsse 11, 12, 21, 22 kann es sich beispielsweise um ein Ende der betreffenden ersten Wicklung 1 bzw. zweiten Wicklung 2 handeln. Die ersten und zweiten Anschlüsse 11, 12, 21, 22 dienen dazu, die Spule 10 an eine elektrische Schaltung anzuschließen. Hierzu ist ein jeder der ersten und zweiten Anschlüsse 11, 12, 21, 22 elektrisch leitend mit einem anderen der in 1 gezeigten, elektrisch leitenden Abstandhalter 4 verbunden. Die zugehörige elektrisch leitende Verbindung kann z.B. durch Löten, Schweißen, Nieten, Kleben, Verpressen oder Verschrauben hergestellt werden.
3 zeigt die Spule gemäß den 1 und 2 in einer in 2 dargestellten Schnittebene E-E vor der Montage der Spule 10 auf einer Leiterplatte 50, die einen Isolationsträger 52 umfasst, der mit einer strukturierten Metallisierung 51 versehen ist. In dieser Schnittansicht ist zu erkennen, dass der erste Anschluss 11 und der zweite Anschluss 12 der ersten Wicklung 1 jeweils an einen anderen der elektrischen leitenden Abstandhalter 4 angeschlossen ist. Auf ihren der Spule 10 abgewandten Seiten bzw. auf ihren der Leiterplatte 50 zugewandten Seiten weisen die Abstandhalter 4 einen optionalen Fortsatz auf, der jeweils in eine korrespondierende Öffnung 53 der Leiterplatte 50 eingeführt werden kann. Außerdem sind die Abstandhalter 4 an ihren der Spule 10 abgewandten Seiten bzw. an ihren der Leiterplatte 50 zugewandten Seiten mit einem Rastelement versehen, welches gewährleistet, dass die Abstandhalter 4 nach dem Einpressen der unteren Enden 41 in die Öffnungen 53 unverlierbar mit der Leiterplatte 50 verbunden sind.
Weiterhin ist gemäß den 3 und 4 ein jeder der Abstandhalter 4 an seinem unteren Ende 41 mit einem optionalen ersten Federelement 31 versehen, welches nach dem Aufsetzen und Verrasten der Abstandhalter 4 mit der Leiterplatte 50 zwischen der Leiterplatte 50 und der Spule 10 angeordnet ist. Das erste Federelement 31 befindet sich somit auf der der Spule 10 bzw. den Wicklungen 1, 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 50 und bewirkt, dass das erste Federelement 31 vorgespannt wird oder dass sich eine bestehende Vorspannung des ersten Federelements 31 erhöht, wenn die Spule 10 in Richtung der Leiterplatte 50 verschoben wird. Die ersten Federelemente 31 bewirken somit eine Schockdämpfung, wenn der Identifikationsgeber einem mechanischen Schock ausgesetzt wird.
Die gezeigten ersten Federelemente 31 sind beispielhaft als Schraubenfedern ausgebildet. Grundsätzlich sind jedoch auch beliebige andere Ausgestaltungen des ersten Federelementes 31 möglich, sofern es die Funktion einer Schockdämpfung gewährleistet. Beispielsweise kann als erstes Federelement 31 auch eine Tellerfeder eingesetzt werden.
Optional kann ein erstes Federelement 31 elektrisch leitend sein. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, das erste Federelement 31 dazu zu verwenden, eine elektrisch leitende Druckkontaktverbindung zu einem Abschnitt der strukturierten Metallisierung 51 herzustellen. Hierdurch können die Wicklungen 1, 2 über die elektrisch leitenden Abstandhalter 4 oder über elektrisch leitende Verbindungselemente der jeweiligen Abstandhalter 4 und über die Federelemente 31 an die strukturierte Metallisierung 51 bzw. an einen auf der Leiterplatte 50 befindlichen elektrischen Schaltkreis angeschlossen werden, der zusammen mit der Spule 10 und den Abstandhaltern 4 einen Identifikationsgeber bildet. Bei der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und der strukturierten Metallisierung 51 handelt es sich um eine Druckkontaktverbindung.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, können ein oder mehrere aktive oder passive elektronische Bauelemente 6 zwischen der Spule 10 und der Leiterplatte 50 auf der Leiterplatte 50 montiert werden. Bei den elektronischen Bauelementen 6 kann es sich um eine beliebige Mischung aus aktiven und passiven elektronischen Bauelementen, beispielsweise Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten oder integrierte Schaltkreise handeln. Zumindest ein, mehrere oder jedes der elektronischen Bauelemente 6 kann dabei als SMD-Bauelement ausgebildet sein, d.h. als Bauelement, welches lediglich an der Oberfläche der Metallisierung 51 an der Leiterplatte 50 montiert und dabei an die Metallisierung 51 elektrisch angeschlossen ist, ohne dass einer der elektrischen Anschlüsse 61 in eine Lötöse oder eine andere Durchgangsöffnung der Leiterplatte 50 hindurchgeführt ist. In dem gezeigten Beispiel sind elektrisch leitende Anschlüsse 61 der elektronischen Bauelemente 6 mittels elektrisch leitender Verbindungsschichten mit der Metallisierung 51 verbunden. Bei einer solchen Verbindungsschicht 7 kann es sich beispielsweise um eine Lotschicht oder um einen elektrisch leitenden Kleber handeln.
Indem eines, mehrere oder ein jedes der elektronischem Bauelemente 6, welche zusätzlich zu der Spule 10 auf der den Wicklungen 1 und 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 50 montiert sind, unterhalb der Spule 10 zwischen der Spule 10 und der Leiterplatte 50 angeordnet werden, muss die Leiterplatte 50 keinen oder nur wenig Platz für solche Bauelemente 6 auf der Leiterplatte 50 seitlich neben der Spule 10 bereitstellen. Somit kann sich die Spule 10 bis nahe an den seitlichen Rand 54 der Leiterplatte 50 erstrecken. Der seitliche Abstand d1 wird dabei senkrecht zur Normalen-Richtung der den Wicklunge 1 und 2 zugewandten Oberseite 50t der Leiterplatte 50 gemessen. Aufgrund der Abstandhalter 4 ist außerdem sichergestellt, dass die Spule 10 zumindest abschnittweise einen Abstand d2 einen Abstand d2 zwischen der Spule 10 und der Leiterplatte 50 aufweist, so dass zumindest ein elektronisches Bauelement 6 unterhalb der Spule 10 zwischen der Spule 10 und der Leiterplatte 50 auf der Leiterplatte 50 montiert werden können. Der Abstand d2, ist in der Normalen-Richtung der den Wicklungen 1 und 2 zugewandten Oberseite 50t der Leiterplatte 50 zu messen.
5 zeigt einen vergrößerten Abschnitt der Anordnung gemäß 4. Hierbei ist zu erkennen, dass das untere Ende 41 des Abstandhalters 4 mit einem Rastelement 42 versehen ist, welches beispielhaft als Rastnase ausgebildet ist.
Die Anordnung gemäß 6 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß 5 dadurch, dass das untere Ende 41 des Abstandhalters 4 mit einem zweiten Federelement 32 versehen ist. Das zweite Federelement 32 stellt außerdem auch ein Rastelement 42 dar. Das zweite Federelement 32 befindet sich auf der der den Wicklungen 1, 2 abgewandten Seite der Leiterplatte 50. Wenn die Spule 10 von der Leiterplatte 50 weg verschoben wird, wird das zweite Federelement 32 vorgespannt bzw. eine bestehende Vorspannung des zweiten Federelements 32 wird erhöht, so dass das zweite Federelement 32 eine Dämpfung der Anordnung bewirkt, wenn diese einem mechanischen Schock ausgesetzt wird. Grundsätzlich können ein erstes Federelement 31 und ein zweites Federelement 32 einzeln oder in Kombination miteinander bei demselben Abstandhalter 4 eingesetzt werden.
Die Anordnung gemäß 7 zeigt ebenfalls einen Abschnitt einer Spule 10 mit einem daran angebrachten Abstandhalter 4. Bei dieser Ausgestaltung dient der Abstandhalter 4 lediglich dazu, eine der Wicklungen der Spule 10 elektrisch leitend mit der Metallisierung 51 der Leiterplatte 50 zu verbinden, nicht jedoch dazu, die Spule 10 mechanisch an der Leiterplatte 50 zu befestigen. Zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung ist an dem unteren Ende 41 des Abstandhalters 4 ein erstes Federelement 31 vorgesehen, welches die Metallisierung 51 der Leiterplatte 50 elektrisch leitend druckkontaktiert. Hierdurch wird der ersten Anschluss 11 der ersten Wicklung 1 über den elektrisch leitenden Abstandhalter 4 und das erste Federelement 31 elektrisch leitend an die Metallisierung 51 angeschlossen. Das erste Federelement 31 dient außerdem als Dämpfungselement zur Dämpfung eines auf den Identifikationsgeber einwirkenden mechanischen Schocks.
Die Anordnung gemäß 8 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß 7 dadurch, dass die Spule 10 eine elastische Klammer 46 mit einem Rastelement 47 aufweist, mittels denen die Spule 10 mit der Leiterplatte 50 verrastet werden kann. Außerdem übernimmt die Klammer 46 die Funktion eines Abstandhalters, der den Abstand der Spule 10 bzw. deren Wicklungen zur Leiterplatte 50 sicherstellt. Zum Verrasten des Rastelementes 47 und der Klammer 46 mit der Leiterplatte 50 wird die Klammer 46 vorübergehend seitlich verschoben und dann wieder freigegeben, so dass das Rastelement 47 den seitlichen Rand 54 der Leiterplatte 50 umgreifen kann und die Spule 10 mit der Leiterplatte 50 verrastet ist, was im Ergebnis in 9 gezeigt ist.
Um eine sichere und stabile Verrastung zu gewährleisten, können mehrere Klammern 46 mit Rastelementen 47 vorgesehen sein, die die Leiterplatte 50 beispielsweise an einander gegenüberliegenden seitlichen Rändern 54 umgreifen. Eine Klammer 46 mit Rastelement 47 kann auch so ausgestaltet sein, dass das Rastelement 47 als geschlossener Ring ausgebildet ist, der um den seitlichen Rand 54 der Leiterplatte 50 herum verläuft.
Eine oder mehrere Klammern 46 mit jeweils Rastelement 47, wie sie beispielhaft anhand der 7 und 8 erläutert wurden, können bei allen Ausgestaltung einer Spulenanordnung eingesetzt werden.
Bei dem Beispiel gemäß den 8 und 9 ist außerdem gezeigt, dass ein erstes Federelement 31 elektrisch leitend und fest, beispielsweise stoffschlüssig, mit einem Abstandhalter 4 verbunden sein kann. Als Beispiel für eine stoffschlüssige Verbindung ist eine Lötverbindung mittels eines Lotes 8 gezeigt. Grundsätzlich können jedoch auch andere stoffschlüssige Verbindungen wie z.B. Schweiß- oder Klebeverbindungen eingesetzt werden.
Als Federelement 31 ist beispielhaft eine Schraubenfeder gezeigt. Beliebige andere elektrisch leitende Federelemente können jedoch ebenfalls verwendet werden. Die 10 und 11 zeigen hierzu ein erstes Federelement 31, das als dünnes Blech ausgebildet ist. Anders als bei der Anordnung gemäß den 8 und 9 ist das erste Federelement 31 jedoch elektrisch leitend und stoffschlüssig mit der der Metallisierung 51 der Leiterplatte 50 verbunden, während die elektrisch leitende Verbindung zu dem Abstandhalter 4 aus Druckkontaktverbindung ausgebildet ist. Als Beispiel für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 ist eine mittels eines Lotes 8 hergestellt Lötverbindung gezeigt. Auch hier können alternativ andere stoffschlüssige Verbindungen wie z.B. Schweißoder Klebeverbindungen eingesetzt werden.
Die Anordnung gemäß 12 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß 11 dadurch, dass das als dünnes Blech ausgebildete erste Federelement 31 elektrisch leitend und stoffschlüssig mit dem Abstandhalter 4 verbunden ist, sowie dadurch, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 als Druckkontaktverbindung ausgebildet ist. Auch hier ist beispielhaft für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und dem Abstandhalter eine mittels eines Lotes 8 hergestellt Lötverbindung gezeigt, wobei alternativ auch die anhand der 8 und 9 erläuterten Verbindungstechniken eingesetzt werden können.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 13 ist der Abstandhalter 4 als Bestandteil der Spulenvergussmasse 15 ausgebildet, in den das erste Federelement 31 eingespritzt ist. Das erste Federelement 31 ist beispielhaft als Schraubenfeder ausgebildet, allerdings können beliebige andere Ausgestaltungen eingesetzt werden.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 kann wie gezeigt als Druckkontaktverbindung ausgebildet sein. Alternativ kann jedoch auch eine stoffschlüssige Verbindung, wie sie z.B. anhand der 10 und 11 erläutert wurde, zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 hergestellt werden.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 14 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 13 dadurch, dass anstelle eines ersten Federelements 31 ein Kontaktstift 33 vorgesehen ist, der an seinem der Leiterplatte 50 zugewandten Ende in eine Kontaktöse 55 der Leiterplatte 50 eingepresst ist, so dass eine Einpressverbindung (so genannte Press-Fit Verbindung) entsteht. Bevor das Ende des Kontaktstiftes 33 in die Kontaktöse 55 eingepresst wird, weist es gegenüber der lichten Weite der Kontaktöse 55 ein Übermaß auf. Beim Einpressvorgang verformt sich das Ende des Kontaktstiftes 33 plastisch unter Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Kontaktstift 33 und der Kontaktöse 55 sowie der Metallisierung 51. Ergänzend zu einer Einpressverbindung kann der Kontaktstift 33 auch mit der Kontaktöse verlötet werden. Anstelle einer Einpressverbindung könnte jedoch auch eine Lötverbindung vorgesehen sein, bei der das untere Ende des Kontaktstiftes 33 ein Untermaß gegenüber der lichten Weite der Kontaktöse 55 aufweist und an die Kontaktöse 55 angelötet ist.
Bei dem Beispiel gemäß 14 ist der Abstandhalter 4 als Bestandteil der Spulenvergussmasse 15 ausgebildet, in den das erste Federelement 31 eingespritzt ist. Das erste Federelement 31 ist beispielhaft als Schraubenfeder ausgebildet, allerdings können beliebige andere Ausgestaltungen eingesetzt werden.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 kann wie gezeigt als Druckkontaktverbindung ausgebildet sein. Alternativ kann jedoch auch eine stoffschlüssige Verbindung, wie sie z.B. anhand der 10 und 11 erläutert wurde, zwischen dem ersten Federelement 31 und der Metallisierung 51 hergestellt werden. Das Ausführungsbeispiel gemäß 15 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch einen zusätzlichen Abstandhalter 44, keine elektrische Funktion besitzt sondern der lediglich zur mechanischen Stabilisierung der Spule 10 dient. Der Abstandhalter 44 stützt sich dabei auf der Leiterplatte 50 ab und verhindert so eine Durchbiegung der Spule 10 wenn auf diese ein mechanischer Schock einwirkt. Falls die Spule 10 einen Magnetkern, z.B. aus Ferrit, aufweist, kann durch den Abstandhalter 44 ein Bruck des empfindlichen Magnetkerns vermieden werden. Der Abstandhalter 44 kann sich dabei beispielsweise in etwa im Zentrum der Leiterplatte 50 befinden. Wie in 15 zu erkennen ist, kann der Abstandhalter 44 einstückig mit einer Spulenvergussmasse 15 ausgebildet sein.
Alternativ dazu kann, wie in 16 gezeigt ist, ein Abstandhalter 44 auch mit der Spule 10 verrastet sein. Aus dem in 17 gezeigten vergrößerten Abschnitt der Anordnung gemäß 16 ist zu erkennen, dass der Abstandhalter 44 hierzu ein Rastelement 45 aufweisen kann, welches mit einem an der Spule 10 ausgebildeten Vorsprung 43 verrastet. 18 zeigt die Anordnung vor dem Verrasten des Abstandhalters 44 mit der Spule 10 und vor der nachfolgenden Montage der mit dem Abstandhalter 44 bestückten Spule 10 auf der Leiterplatte 50.
Anhand der vorangehend erläuterten Beispiele wurden verschiedene Merkmale einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung erläutert. Diese Merkmale können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt ist, oder sofern nicht eine Kombination bestimmter Merkmale aus technischen Gründen ausgeschlossen ist.
Die Erfindung wurde vorangehend anhand einer Spulenanordnung eines Identifikationsgebers für ein Zugangskontrollsystem eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Grundsätzlich kann eine solche Spulenanordnung bzw. ein solcher Identifikationsgeber jedoch auch in beliebigen anderen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise für den Zugang zu Sicherheitsbereichen, wie sie in Flughäfen, militärischen Bereichen usw. üblich sind.
Vor allem, wenn die Spulenanordnung in tragbaren Geräten eingesetzt werden soll, ist eine kleine Bauart vorteilhaft. So kann beispielsweise eine Leiterplatte 50 einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung bei tragbaren Geräten aber auch bei allen anderen Geräten eine Grundfläche von kleiner oder gleich 1400 m², beispielsweise 1000 mm² bis 1400 m², aufweisen. Als Grundfläche wird dabei die Fläche der großflächigsten Seite der Leiterplatte 50 verstanden.
Auf der der Spule 10 abgewandten Unterseite der Leiterplatte 50 kann optional noch eine Batterie angeordnet sein, die zur Versorgung des auf der Leiterplatte 50 realisierten Schaltkreises dient. Die Projektionsfläche einer solchen Batterie auf die Leiterplatte 50 bei einer Projektion senkrecht zur Unterseite kann beispielsweise ca. 320 mm² betragen.
Es sei nun auf 19 verwiesen, in der ein Zugangskontrollsystem mit einem Identifikationsgeber IDG gezeigt ist, der eine Spulenanordnung 10 gemäß einer oben erläuterten Ausgestaltung umfasst. Seit einiger Zeit bieten die Automobilhersteller schlüssellose Zugangskontroll- und Startsysteme an, auch bekannt unter dem englischen Begriff „Keyless Entry and Start Systems“ oder kurz „Keyless-Systems“. Diese Systeme ermöglichen es, ein Fahrzeug FZ zu öffnen und zu starten, ohne einen Fahrzeugschlüssel bzw. Identifikationsgeber aktiv benutzen zu müssen. Für den Nutzer ist es ausreichend, den Identifikationsgeber lediglich bei sich zu tragen. Dadurch ist ein Keyless-System sehr komfortabel, da zum Entriegeln und Starten des Fahrzeugs der Schlüssel nicht mehr gesucht und betätigt werden muss. Um das Fahrzeug auch nutzen zu können, wenn die Elektronik ausfällt, enthalten die Identifikationsgeber, die als Fahrzeugschlüssel gebraucht werden, auch heutzutage noch rein mechanische „Notschlüssel“.
Inzwischen sind verschiedene Keyless-Systeme bekannt, die alle nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten. Am bzw. im Fahrzeug FZ sind mehrere Antennen AN1, AN2 angeordnet. Ist der Identifikationsgeber IDG in der Nähe des Fahrzeuges FZ, empfängt er mittels der Spule 10 ein elektromagnetisches Signal AS von der Antenne AN1 des Fahrzeugs FZ und beantwortet dieses mittels eines Antwortsignals RS. Daraufhin wird ein Dialog zwischen Fahrzeug und Identifikationsgeber in Gang gesetzt, mittels dem eine Authentifikation des Identifikationsgebers gegenüber dem Fahrzeug durchgeführt wird. Bei positivem Ergebnis wird das Fahrzeug geöffnet (bzw. gestartet).
Bezugszeichenliste

1: erste Wicklung
2: zweite Wicklung
3: dritte Wicklung
4: Abstandhalter
5: Magnetkern
6: elektronisches Bauelement
8: Lot
10: Spule
11: erster Anschluss
12: zweiter Anschluss
15: Spulenvergussmasse
21: erster Anschluss
22: zweiter Anschluss
31: erstes Federelement
32: zweites Federelement
33: Kontaktstift
41: unteres Ende
42: Rastelement
44: Abstandhalter
46: Klammer
47: Rastelement
50: Leiterplatte
50t: Oberseite
51: Metallisierung
52: Isolationsträger
53: Öffnung
54: seitlicher Rand
55: Kontaktöse
61: elektrischer Anschluß
x1: erste Wicklungsachse
x2: zweite Wicklungsachse
x3: dritte Wicklungsachse
d2: Abstand
E-E: Schnittebene

Claims

Spulenanordnung mit einer mit einer Leiterbahnstruktur (51) versehenen Leiterplatte (50); einer auf der Leiterplatte (50) montierten Spule (10), die eine erste Wicklung (1) und eine zweite Wicklung (2) aufweist; einem aktiven und/oder einem passiven elektronischen Bauelement (6), das zwischen der Spule (10) und der Leiterplatte (50) auf der Leiterplatte (50) montiert ist.
Spulenanordnung nach Anspruch 1, bei dem das elektronische Bauelement (6) als SMD-Bauelement ausgebildet ist.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Spule (10) eine Anzahl N ≥ 1 Abstandhalter (4, 44, 46) aufweist, die sicherstellen, dass die Spule (10) zumindest abschnittweise von der Leiterplatte (50) beabstandet ist.
Spulenanordnung nach Anspruch 3, bei dem zumindest einer der Abstandhalter (4, 46) ein erstes Rastelement (47, 42) aufweist, mittels dem dieser Abstandhalter (4, 46) und die Spule (10) an der Leiterplatte (50) befestigt sind.
Spulenanordnung nach Anspruch 4, bei dem das erste Rastelement (42, 47) die Leiterplatte (50) an deren seitlichen Rand (54) umgreift oder in einer Durchgangsöffnung (53) der Leiterplatte (50) mit der Leiterplatte (50) verrastet ist.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem zumindest einer der Abstandhalter (44) ein zweites Rastelement (45) aufweist, mittels dem dieser Abstandhalter (44) mit der Spule (10) verrastet ist.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die erste Wicklung (1) und/oder die zweite Wicklung (2) mittels zumindest einem der Abstandhalter (4) elektrisch leitend mit der Leiterbahnstruktur (51) verbunden ist.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 mit einem ersten Federelement (31), das auf der der ersten Wicklung (1) und der zweiten Wicklung (2) zugewandten Seite der Leiterplatte (50) so angeordnet ist, dass das erste Federelement (31) vorgespannt wird oder sich eine bestehende Vorspannung des ersten Federelements (31) erhöht, wenn die Spule (10) relativ zur Leiterplatte (50) in Richtung der Leiterplatte (50) verschoben wird.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8 mit einem zweiten Federelement (32), das auf der der ersten Wicklung (1) und der zweiten Wicklung (2) abgewandten Seite der Leiterplatte (50) so angeordnet ist, dass das zweite Federelement (32) vorgespannt wird oder sich eine bestehende Vorspannung des zweiten Federelements (32) erhöht, wenn die Spule (10) von der Leiterplatte (50) weg verschoben wird.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem von dem ersten Federelement (31) und dem zweiten Federelement (32) zumindest eines eine elektrisch leitende Druckkontaktierung zwischen der Leiterbahnstruktur (51) und der ersten Wicklung (1) oder der zweiten Wicklung (2) herstellt.
Spulenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei dem zumindest einer der Abstandhalter (44) mit einem Kontaktstift (33) versehen ist, der ein Ende aufweist, welches in eine Kontaktöffnung (55) der Leiterplatte (50) eingepresst und/oder eingelötet ist.
Spulenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer dritten Wicklung (3), wobei die erste Wicklung (1) eine erste Wicklungsachse (x1) aufweist; die zweite Wicklung (2) eine zweite Wicklungsachse (x2) aufweist; die dritte Wicklung (3) eine dritte Wicklungsachse (x3) aufweist; keine zwei der Wicklungsachsen (x1, x2, x3) parallel zueinander verlaufen.
Identifikationsgeber (106), insbesondere Funkschlüssel für ein Fahrzeug, mit einer Spulenanordnung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.