DE102004017101A1

DE102004017101A1 - Diagnostizierbare Befestigungsvorrichtung für Elektronikkomponenten und entsprechendes Diagnoseverfahren

Info

Publication number: DE102004017101A1
Application number: DE102004017101A
Authority: DE
Inventors: Jörg Giere; Ingo Schön
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Die Befestigung von Elektronikbauteilen soll komfortabel überprüft werden können. Hierzu wird ein erstes Befestigungselement (3, 4, 5), das mindestens zwei elektrisch getrennte Kontaktbereiche (4, 5) besitzt, für ein erstes Elektronikbauteil bereitgestellt. Dieses erste Befestigungselement (3, 4, 5), das beispielsweise eine Bohrung (3) umfasst, kann mit einem zweiten Befestigungselement (12), das beispielsweise durch eine Mutter realisiert ist, für ein zweites Elektronikbauteil mithilfe einer Schraube mechanisch verbunden werden, wodurch die mindestens zwei elektrischen Kontaktbereiche (4, 5) des ersten Befestigungselements (3, 4, 5) kurzgeschlossen werden. Die mechanische Verbindung der Befestigungselemente kann durch Überprüfen des Vorliegens eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den beiden Kontaktbereichen (4, 5) erfolgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung einer ersten Elektronikkomponente an eine zweite Elektronikkomponente mit einem ersten Befestigungselement, das mit der ersten Elektronikkomponente elektrisch verbunden oder verbindbar ist, einem zweiten Befestigungselement, das mit der zweiten Elektronikkomponente elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und einem Fixierelement zum Fixieren des ersten Befestigungselements an das zweite Befestigungselement. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Diagnostizieren einer mechanischen und/oder elektrischen Verbindung einer derartigen Befestigungsvorrichtung.

Bei einem Kraftfahrzeug wird üblicherweise als Antennenanlage eine Antennenstruktur mit einem damit verbundenen Antennenmodul, in das zusätzlich ein Antennenverstärker integriert sein kann, eingesetzt. Bei der Funktionsüberprüfung der Antennenanlage ist es häufig notwendig, die Befestigung und/oder Kontaktierung der Antennenstruktur an dem Antennenmodul zu überprüfen. Die manuelle Überprüfung der Befestigung bzw. Kontaktierung ist jedoch sehr aufwändig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Befestigungsvorrichtung vorzuschlagen, bei der die Verbindung der einzelnen Befestigungselemente automatisch überprüfbar ist. Ferner soll ein entsprechendes Diagnoseverfahren zur Überprüfung einer mechanischen und/oder elektrischen Verbindung angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise kann der Kurzschluss der Kontaktbereiche des ersten Befestigungselements und damit die Befestigung der beiden Befestigungselemente bzw. der entsprechenden Elektronikkomponenten aneinander automatisch erkannt werden. Damit kann beispielsweise die Qualität der Fixierung einer Antennenstruktur an ein Antennenmodul automatisch erfasst werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Kurzschließen der Kontaktbereiche des ersten Befestigungselements als Schaltfunktion in eine bestehende Schaltung integriert wird. Im Hinblick auf eine weitere Mehrfachfunktionalität kann beispielsweise ein Diagnosestrom zur Speisung eines Antennenverstärkers genutzt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Platine gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer Bohrung und sektorartig angeordneten Kontaktbereichen;
2 eine Draufsicht auf die Platine von 1 mit in die Bohrung eingesetzter Schraube;
3 einen Querschnitt durch die Anordnung von 2 mit zusätzlich angedeuteter Halterung;
4 eine Draufsicht auf ein Trägermaterial gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 eine Ansicht der Platine gemäß der zweiten Ausführungsform von oben;
6 eine Ansicht der Platine gemäß der zweiten Ausführungsform von unten;
7 einen Querschnitt durch eine Anordnung entsprechend der zweiten Ausführungsform;
8 eine Draufsicht auf eine Platine gemäß einer dritten Ausführungsform;
9 eine Seitenansicht eines Befestigungselements für die dritte Ausführungsform; und
10 eine Draufsicht auf eine Kontaktscheibe für die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektronikkomponenten-Befestigung.
Das nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
In 1 ist im Zusammenhang einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung eine Platine 1 als erste Elektronikkomponente dargestellt, die eine Antennenstruktur 2 als Einpol trägt. Die Platine 1 kann mit Hilfe einer Bohrung 3 an einer Halterung bzw. zweiten Elektronikkomponente 11 (dargestellt in 3) befestigt werden. Um die Bohrung 3 herum sind zwei Kontaktflächen 4 und 5 angeordnet, die zur elektrischen Isolierung voneinander durch Spalte beabstandet sind. Die Kontaktflächen 4 und 5 besitzen sektorförmige Gestalt und bilden zusammen mit der Bohrung 3 ein Befestigungselement für die Platine 1.
Eine erste Diagnoseleitung 6 ist mit der einen Kontaktfläche 4 verbunden. Die andere Kontaktfläche 5 ist über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Antennenstruktur 2 verbunden. Eine zweite Diagnoseleitung 8 ist über eine Spule 9 an die Verbindungsleitung 7 angeschlossen.
In 2 ist nun die Platine 1 im befestigten Zustand dargestellt. Im vorliegenden Fall ist sie mit Hilfe einer als Fixierelement dienenden Schraube 10, die durch die Bohrung 3 geführt ist, an der Halteeinrichtung bzw. zweiten Elektronikkomponente 11 (vergleiche 3) befestigt. Hierzu weist die Halteeinrichtung ein Gewinde 12 auf, das durch eine in die Halteeinrichtung eingespritzte oder eingenietete Mutter realisiert sein kann. Die Befestigung der Platine 1 kann aber auch beispielsweise mit Hilfe einer Niete oder eines leitenden Klebstoffs an der Halteeinrichtung 11 erfolgen.
Die Diagnose der Befestigung kann nun wie folgt durchgeführt werden. Die Kontaktbereiche 4 und 5 des ersten Befestigungselements, das die Bohrung 3 einschließt, werden durch das Fixierelement, hier die Schraube 10, kurzgeschlossen. Damit ergibt sich ein Diagnosestrompfad von der Diagnoseleitung 6 in den Kontaktbereich 4, über die Schraube 10, den Kontaktbereich 5, die Verbindungsleitung 7 und die Spule 9 zu der Diagnoseleitung 8. Als Diagnosestrom wird vorzugsweise ein Gleichstrom verwendet. Für die Spule 9 stellt der Gleichstrom einen Kurzschluss dar. Folglich kann anhand des fließenden Stroms eindeutig erkannt werden, ob die Schraube 10 ausreichend in die Halterung 11 eingeschraubt ist und in diesem Zustand die beiden Kontaktbereiche 4 und 5 berührt. Über die Diagnoseleitungen 6 und 8 erfolgt somit eine Widerstandsdiagnose.
Der Signalpfad der hochfrequenten Signale von bzw. zu der Antenne 2 verläuft über die Verbindungsleitung 7, die Kontaktfläche 5, die Schraube 10, die Kontaktfläche 4 und die Leitung 6. Der Zweig mit der Spule 9 und der Diagnoseleitung 8 stellt für das hochfrequente Signal einen sehr hohen Widerstand dar und muss daher für die hochfrequenten Signale nicht in Betracht gezogen werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Diagnosestrom gleichzeitig für die Speisung eines Antennenverstärkers genutzt werden. Ein Radiogerät, das diesen Diagnosestrom liefern kann, kann anhand des Stromverbrauchs erkennen, ob die Schraube 10 ordnungsgemäß eingeschraubt ist.
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist in den 4–7 wiedergegeben. In 4 ist eine Draufsicht auf ein Trägermaterial bzw. eine Halteeinrichtung 11 auf die Stelle skizziert, an die beispielsweise eine Antenne fixiert werden soll. Das Trägermaterial 11 ist isolierend und weist eine Bohrung gegebenenfalls mit Innengewinde 12 auf. Konzentrisch um die Bohrung ist ein ringförmiger Isolator 13 vorgesehen. Konzentrisch um den Isolator 13 ist eine ringförmige Kontaktöse 14 angeordnet. Dies ist auch in 7 im Querschnitt deutlich zu erkennen. An die Kontaktöse 14 ist die Antennenstruktur 2 angeschlossen.
Der Anschluss der Antennenstruktur 2 erfolgt wiederum über die Platine 1. Hierzu wird die Platine 1 mit Hilfe eines Befestigungselements an dem Trägermaterial 11 befestigt. Im gewählten Beispiel ist das Befestigungselement eine Schraube 10, die in das Gewinde 12 des Trägermaterials 11 eingeschraubt ist. Selbstverständlich sind auch hier andere Befestigungsmöglichkeiten, wie beispielsweise eine Nietverbindung, eine Klebeverbindung und dergleichen denkbar.
Platine 1 ist in 5 in einer Oberseitenansicht dargestellt. Um die Bohrung 3 sind, wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1, zwei segmentartig geformte Kontaktflächen 4 und 5 ausgebildet. An diese Kontaktflächen 4 und 5 sind lediglich die beiden Diagnoseleitungen 6 und 8 angeschlossen. Der Diagnosestromkreis ist geschlossen, sobald die Schraube 10 bzw. das Befestigungselement mit leitenden Abschnitten die Trennbereiche zwischen den Kontaktflächen 4 und 5 überbrückt. Sobald also die Befestigung der Platine 1 auf dem Trägermaterial 11 lose ist und das Befestigungselement 10 nicht ausreichend auf die Kontaktflächen 4 und 5 drückt, ist dies anhand des Diagnosestromkreises ohne Weiteres zu erkennen. Bei dieser Ausführungsform bedarf es keiner Spule bzw. keines Widerstands 9 wie bei der ersten Ausführungsform, da der Diagnosestromkreis 4, 5, 6, 8 von dem Antennenstromkreis getrennt ist.
In 6 ist eine Unterseitenansicht der Platine 1 wiedergegeben. Konzentrisch um die Bohrung 3 ist auf der Platine eine ringförmige Kontaktfläche 15 ausgebildet. An diese ist ein Antennenverstärker 16 und weitere Signalverarbeitung angeschlossen. Sobald nun die Platine 1 unter Zwischenschaltung der Kontaktöse 14 auf dem Trägermaterial 11 befestigt ist, besteht elektrische Verbindung von der Antenne 2 über die Kontaktöse 14 und die Kontaktfläche 15 zum Antennenverstärker 16.
Im Zusammenhang mit den 8–10 wird nun eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Gemäß 8 sind um die Bohrung 3 einer Platine 1 wiederum segmentartig Kontaktflächen 4, 5 und 17 angeordnet. Die Kontaktflächen 4 und 5 sind wie bei der zweiten Ausführungsform mit den Diagnoseleitungen 6 und 8 verbunden. Die beiden Kontaktflächen 4 und 5 werden kontaktiert, indem die Kontaktöse 14, die auch hier mit der Antenne 2 verbunden ist, mit einem ersten Kontaktabschnitt 141 auf die beiden Kontaktflächen 4 und 5 gedrückt wird. Die Kontaktöse 14 ist mit einem Führungselement 142, das in eine Bohrung 18 in der Platine 1 eingreift, gegen Verdrehen gesichert.
Ein zweiter Kontaktbereich 143, der wie der erste Kontaktbereich 141 auf der Kontaktöse 14 segmentartig ausgebildet ist, ist an die Antennenstruktur 2 angeschlossen. Sobald die Kontaktöse 14 auf die Platine 1 mit Hilfe des Befestigungselements 10 gedrückt wird, steht der zweite Kontaktbereich 143 mit der Kontaktfläche 17 der Platine 1 in Verbindung. Somit ist die Antennenstruktur 2 an den Antennenverstärker 16 elektrisch angeschlossen.
Auch bei dieser dritten Ausführungsform kann auf den elektrischen Widerstand bzw. die Spule 9 verzichtet werden, da der Diagnosestromkreis wiederum von dem Antennenstromkreis getrennt ist.
Auf diese Weise kann – beim Beispiel des Autoradios bleibend – eine Funktionsüberprüfung erfolgen, inwieweit die Antennenstruktur am Gehäuse eines Antennenverstärkers ausreichend befestigt ist. Dies bedeutet, dass es der erfindungsgemäße Aufbau erlaubt, die Funktionsbereitschaft eines Einpols zu überwachen.
In einem konkreten Anwendungsbeispiel kann der Anschluss einer in einen Kunststoffheckdeckel integrierten Antennenstruktur an ein Antennenmodul überprüft werden. In diesem Beispiel wird ein Ringkabelschuh am Ende der Antennenstruktur, der als Antennenanschlusspunkt zum Abgreifen eines Antennensignals dient, mit einer Einnietmutter an dem Kunststoffdeckel befestigt. In die Einnietmutter wird ein Antennenmodul geschraubt. Damit wird das Antennenmodul sowohl an dem Kunststoffdeckel befestigt als auch elektrisch leitend mit der Antennenstruktur verbunden. Auf diese Weise lässt sich die oben vorgestellte Widerstandsdiagnose für die Verschraubung des Antennenmoduls an der Antennenstruktur bzw. dem Kunststoffdeckel durchführen.

1: Platine
2: Antennenstruktur
3: Bohrung
4, 5: Kontaktflächen
6, 8: Diagnoseleitungen
7: Verbindungsleitung
9: Spule
10: Schraube
11: Halteeinrichtung
12: Gewinde
1 3: Isolator
14: Kontaktöse
141, 143: Kontaktabschnitte
142: Führungselement
15: Kontaktfläche
16: Antennenverstärker
17: Kontaktfläche
18: Bohrung

Claims

Befestigungsvorrichtung zur Befestigung einer ersten Elektronikkomponente (1) an eine zweite Elektronikkomponente (11) mit – einem ersten Befestigungselement (3, 4, 5), das mit der ersten Elektronikkomponente (1) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, – einem zweiten Befestigungselement (12), das mit der zweiten Elektronikkomponente (11) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und – einem Fixierelement (10) zum Fixieren des ersten Befestigungselements (3, 4, 5) an das zweite Befestigungselement (12), dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Befestigungselement (3, 4, 5) mindestens zwei elektrisch getrennte Kontaktbereiche (4, 5) besitzt, die in dem Zustand, in dem die beiden Befestigungselemente (3, 4, 5; 12) aneinander fixiert sind, durch das Fixierelement (10) elektrisch kurzgeschlossen sind.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Befestigungselement (3, 4, 5) eine Bohrung (3) aufweist und die Kontaktbereiche (4, 5) sektorartig um die Bohrung (3) angeordnet sind.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fixierelement (10) eine Schraube, eine Niete oder Klebstoff umfasst.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Befestigungselement (12) eine Mutter umfasst, die in die zweite Elektronikkomponente eingenietet oder eingespritzt ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einem der beiden Kontaktbereiche (4, 5) ein elektrischer Widerstand (9) zur Diagnose des Kontakts zwischen den Kontaktbereichen (4, 5) angeschlossen ist.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der elektrische Widerstand (9) eine elektrische Spule umfasst.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Befestigungselement (3, 4, 5) Teil einer elektrischen Schaltung ist und zusammen mit dem Fixierelement (10) einen Schalter realisiert.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Befestigungselement eine Platine (1) umfasst.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Befestigungselement eine Kontaktöse (14) umfasst, an die die zweite Elektronikkomponente (2) angeschlossen ist.
Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Befestigungselement zwei Kontaktbereiche (4, 5) für einen Diagnosestromkreis und einen dritten Kontaktbereich (15, 17) zum Kontaktieren der zweiten Elektronikkomponente (2) umfasst.
Antennenvorrichtung, die eine Antenneneinrichtung und eine Verstärkereinrichtung umfasst, welche durch eine Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aneinander montiert sind.
Verfahren zum Diagnostizieren einer mechanischen Verbindung, gekennzeichnet durch – Bereitstellen eines ersten Befestigungselements (3, 4, 5), das mindestens zwei elektrisch getrennte Kontaktbereiche (4, 5) besitzt, – mechanisches Verbinden des ersten Befestigungselements (3, 4, 5) mit einem zweiten Befestigungselement (12), wodurch die mindestens zwei elektrischen Kontaktbereiche (4, 5) des ersten Befestigungselements (3, 4, 5) kurzgeschlossen werden, und – elektrisches Überprüfen des Vorliegens eines Kurzschlusses zwischen den beiden Kontaktbereichen (4, 5) als Hinweis für die Qualität der mechanischen Verbindung der beiden Befestigungselemente (3, 4, 5; 12).