-
Die
Erfindung betrifft eine flexible Flachbandleitung mit Elektronikbaugruppe
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Eine
flexible Flachbandleitung, insbesondere entweder als FFC-Kabel (Flexible
Flat Cable) oder als flexible Leiterfolien ausgebildet sein kann,
zeichnet sich durch das flexible Trägermaterial aus, auf das oder
in das mehrere flache Leitungsbahnen, insbesondere Kupfer-Leitungsbahnen,
nebeneinander angebracht sind. Die Leitungsbahnen werden dabei beispielsweise
entweder bei einem FFC-Kabel mit einem Laminier- oder Extrusionsprozess
(FFC) oder bei einer flexible Leiterfolie (FPC) mit einem Ätzprozess
auf das oder in das Trägermaterial
aufgebracht. Die FFC-Flachbandleitungen werden dabei als Meterware,
also in einem kontinuierlichen Prozess an einem fortlaufenden Stück hergestellt.
Hierzu werden beispielsweise fortlaufende Kupferstreifen als Leitungsbahnen
zwischen zwei Folien geklebt oder mit einem Isoliermaterial, insbesondere
in einem Extrusionsprozess, umspritzt. Die FPC-Flachbandleitungen dagegen werden üblicherweise
auf Maß hergestellt.
-
Im
Unterschied zu Leitungen oder Kabeln mit Runddrähten als elektrische Leiter
ist die Flachbandleitung sehr flach und weist eine geringe Höhe von üblicherweise
weniger als 1 mm auf. Der auf die Verlegung der Flachbandleitung
notwendige Aufbauraum ist daher gering. Zudem lässt sich die Flachbandleitung
aufgrund des flexiblen Trägermaterials und
ihres folienartigen Charakters sehr leicht umformen.
-
Derartige
Flachbandleitungen eignen sich besonders für die Integration in einem
Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Aufgrund ihrer flachen Ausbildung trägt die Flachbandleitung
wenig auf und kann insbesondere in einem engen Zwischenraum zwischen zwei
Bauteilen verlegt werden. Beispielsweise ist sie zwischen einem
Außendachblech
und einem Dachhimmel vorgesehen, um eine im Dachhimmel integrierte
Leselampe mit dem Bordnetz zu verbinden. Über die Flachbandleitungen
können
insbesondere auch mehrere elektrische Komponenten miteinander verknüpft werden.
So verbindet die Flachbandleitung beispielsweise ein Steuergerät mit dem
Steuergerät zugeordneten
Funktionselementen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Flachbandleitung
mit ihren Leitungsbahnen jeweils an die einzelnen elektrischen Komponenten
einerseits und andererseits an das Steuergerät angeschlossen ist.
-
Aus
der
DE 101 11 371
A1 ist eine flexible Flachbandleitung bekannt, die zumindest
einen Befestigungsabschnitt aufweist. An dem Befestigungsabschnitt
ist eine Elektronikbaugruppe unmittelbar befestigt und mit zumindest
einer Leitungsbahn der Flachbandleitung elektrisch kontaktiert.
Die Elektronikbaugruppe kann dabei beispielsweise in der Art einer
kleineren Elektronikplatine oder in der Art einer mit Elektronikbauteilen
bestückten
flexiblen Leiterfolie (FPC) ausgebildet sein. Diese Art der Herstellung hat
den Vorteil, dass Flachbandleitung und Elektronikbaugruppe in getrennten
Fertigungsprozessen gefertigt werden können und bei der Integration
der Elektronikbaugruppe auf die Flachbandleitung nur der Kontaktierungsaufwand
bei der Montage anfällt. Im
Ergebnis übernimmt
die Flachbandleitung damit neben der reinen Leitungsfunktion zusätzlich die Funktion
eines Trägerelements
für die
Elektronikbaugruppe.
-
Nachteilig
an der in der
DE 101
11 371 A1 beschriebenen Konstruktionslösung ist es, dass die Elektronikbaugruppe
letztendlich ungeschützt
auf der Flachbandleitung befestigt ist. Deshalb kann es durch Feuchtigkeit
oder durch mechanische Belastungen leicht zu Beschädigungen
insbesondere im Kontaktbereich zwischen Flachbandleitung und Elektronikbaugruppe
kommen, was im schlimmsten Fall beispielsweise zu einem Fahrzeugausfall
führt.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine neue Flachbandleitung mit darin integrierter Elektronikbaugruppe
vorzuschlagen, bei der die Kontaktstelle zwischen Elektronikbaugruppe
und Flachbandleitung zuverlässig
geschützt
ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Flachbandleitung nach der Lehre des Anspruchs
1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
erfindungsgemäße Flachbandleitung
beruht auf dem Grundgedanken, dass zum Schutz der Elektronikbaugruppe
bzw. zum Schutz des Kontaktbereichs zwischen Elektronikbaugruppe
und Flachbandleitung ein Gehäuse
vorgesehen ist. Die Elektronikbaugruppe und der Befestigungsabschnitt
der Flachbandleitung werden gemeinsam im Inneren dieses Gehäuses angeordnet
und auf diese Weise vor unerwünschten äußeren Einflüssen geschützt.
-
In
welcher Art das Gehäuse
selbst ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Um einen größtmöglichen
Schutz vor Feuchtigkeit zu gewährleisten, ist
es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse die Elektronikbaugruppe
und den Befestigungsabschnitt stoffschlüssig umschließt. Dies
kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Elektronikbaugruppe
und der Befestigungsabschnitt gemeinsam in eine Gießmasse eingegossen
werden, wobei die Gießmasse
nach ausreichender Härtung
das formstabile Gehäuse
bildet.
-
Alternativ
zur stoffschlüssigen
Umhausung kann das Gehäuse
auch durch ein Folienmaterial gebildet sein. Dieses Folienmaterial
wird bei der Gehäuseherstellung
durch Verformen, insbesondere Tiefziehen, plastisch umgeformt, so
dass sich die erforderliche Bauteilgeometrie des Gehäuses ergibt.
-
Bei
bestimmten Anwendungsfällen
ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse
einen Hohlraum bildet. In diesem Hohlraum wird dann die Elektronikbaugruppe angeordnet
und auf diese Weise wiederum vor unerwünschten äußeren Einflüssen geschützt.
-
Soweit
auch bei dieser Ausführungsform
mit Hohlraum ein Schutz der Elektronikbaugruppe vor Feuchtigkeit
gewährleistet
werden soll, kann der Hohlraum wassergeschützt abgeschlossen werden. Dazu
können
entweder geeignete Dichtelemente vorgesehen sein oder die verschiedenen
Teile des Gehäuses
unter Bildung des Hohlraums miteinander verklebt oder verschweißt werden.
-
Primäre Aufgabe
des Gehäuses
ist es den Schutz der Elektronikbaugruppe bzw. der Kontaktelemente
zwischen der Elektronikbaugruppe und Flachbandleitung zu gewährleisten.
Bei geeigneter konstruktiver Ausbildung können jedoch weitere Funktionen
in das Gehäuse
integriert werden. So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass das Gehäuse
Positionierhilfen, beispielsweise Positioniervorsprünge oder
Seitenlaschen aufweist. Mit diesen Positionierhilfen kann das Gehäuse bei
der Montage der Flachbandleitung in eine formkomplementäre Positionierungskontur
eingelegt werden. Diese Positionierungskontur kann beispielsweise
von einer Positionierungsvertiefung gebildet sein. Auf diese Weise
wird eine lagerichtige Positionierung der Elektronikbaugruppe beim
Einbau der Flachbandleitung beispielsweise in einem Fahrzeug ohne
Weiteres gewährleistet.
Im Ergebnis dient das Gehäuse dann
mit seinen Positionierhilfen zur Positionierung im vorgesehenen
Bauraum.
-
Um
das Gehäuse
einfach an der Flachbandleitung befestigen zu können, sollte es bevorzugt aus zwei
Gehäusehälften bestehen.
Die Gehäusehälften können von
zwei Seiten an der Flachbandleitung angelegt und dann miteinander
verbunden werden.
-
Um
die Verbindung der beiden Gehäusehälften ohne
weitere Hilfsmittel gewährleisten
zu können, ist
es besonders vorteilhaft, wenn die Oberhälfte des Gehäuses mit
der Unterhälfte
des Gehäuses
formschlüssig
in Eingriff bringbar ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass
an den beiden Gehäusehälften entsprechende
Befestigungskonturen vorgesehen sind, die bei der Montage an der
Flachbandleitung formschlüssig
ineinander greifen. Derartige Konturen können vorzugsweise durch Tiefziehen
einer Folie sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.
-
Die
beiden Gehäusehälften müssen nicht zwingend
getrennt voneinander hergestellt und montiert werden. Vielmehr ist
nach einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, dass die beiden Gehäusehälften einstückig aus
einem Folienabschnitt hergestellt sind. Um die Gehäusehälften bei
der Montage am Flachbandleiter befestigen zu können, wird der Folienabschnitt
entlang einer Folienkante umgelegt, so dass die beiden Gehäusehälften beidseitig
an der Flachbandleitung zur Anlage kommen können.
-
Um
den von den beiden Gehäusehälften gegebenenfalls
gebildeten Hohlraum feuchtigkeitsdicht abschließen zu können, kann eine Schweiß- oder Klebenaht angebracht
werden.
-
Übliche Flachbandleitungen
werden meist als Meterware hergestellt und bieten somit vielfach keine
Möglichkeit
der einfachen Fixierung des Gehäuses
entlang der Längsachse
der Flachbandleitung. Zur Lösung
dieses Problems können
an der Elektronikbaugruppe und/oder an der Flachbandleitung Fixiernasen
vorgesehen sein. Gegenüberseitig werden am
Gehäuse
formkomplementäre
Vertiefungen vorgesehen, in die Fixiernasen eingreifen und auf diese
Weise das Gehäuse
durch Formschluss am Befestigungsabschnitt der Flachbandleitung
fixieren. Besonders einfach können
die Fixiernasen durch entsprechendes Ausschneiden der Elektronikbaugruppe,
beispielsweise durch Ausstanzen von Leiterplatinen oder Leiterfolien
hergestellt werden.
-
In
welcher Art die elektrische Kontaktierung zwischen Elektronikbaugruppe
und Leitungsbahn der Flachbandleitung hergestellt ist, ist grundsätzlich beliebig.
Besonders einfach, kostengünstig
und zuverlässig
kann die Kontaktstelle hergestellt werden, wenn zur Kontaktierung
eine Crimpverbindung vorgesehen ist.
-
Soweit
an der Flachbandleitung mehrere Leitungsbahnen vorgesehen sind,
die jeweils mit verschiedenen Elektronikbaugruppen kontaktiert werden,
kann zur Funktionskodierung der einzelnen Elektronikbaugruppen eine
jeweils unterschiedliche Crimpverbindungskombination an den Leitungsbahnen
vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass
mehrere baugleiche Elektronikbaugruppen verwendet werden, wobei
die funktionsgerechte Ansteuerung der verschiedenen Elektronikbaugruppen
durch entsprechend variierende Crimpverbindungskombinationen gewährleistet
wird.
-
Um
die Flachbandleitung einfach mit anderen elektrischen Funktionselementen,
beispielsweise dem Bordnetz eines Fahrzeugs, verbinden zu können, sollte
bevorzugt am Ende der Flachbandleitung ein Stecker zur Herstellung
einer elektrischen Steckverbindung vorgesehen sein.
-
Die
Bauart der Flachbandleitung ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise
kann die Flachbandleitung von einer flexiblen Leiterfolie (FPC)
gebildet werden, auf der die Leitungsbahn von beispielsweise galvanisch
abgeschiedenen Kupferbahnen gebildet werden. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform ist
jedoch vorgesehen, dass die Flachbandleitung in der Art eines extrudierten
Flachleiters (FFC) ausgebildet ist. Dieses Material ist hochbelastbar
und kann insbesondere auch höhere
Stromstärken
sicher weiterleiten.
-
Zur
Herstellung der Elektronikbaugruppe sollten bevorzugt flexible Leiterfolien
verwendet werden, auf welchen die entsprechenden Elektronikbauteile
bestückt
sind. Derartige Elektronikbaugruppen mit flexibler Leiterfolie können sehr
kostengünstig
im Massenherstellungsverfahren hergestellt werden.
-
Welche
der Anwendungsapplikationen unter Einsatz der Erfindung gemäß Flachbandleitung
realisiert wird, ist grundsätzlich
beliebig. Insbesondere lassen sich jedoch Beleuchtungsaufgaben mit
der erfindungsgemäßen Flachbandleitung
sehr gut realisieren, da das Leuchtmittel von Beleuchtungseinheiten
durch das erfindungsgemäße Gehäuse einfach und
kostengünstig
geschützt
werden kann. Bevorzugt ist es deshalb vorgesehen, dass die Elektronikbaugruppe
in der Art einer Beleuchtungseinheit mit zumindest einem Leuchtmittel
ausgebildet ist. Das Leuchtmittel ist dabei bevorzugt in der Art
einer LED ausgebildet, da Leuchtdioden nur sehr wenig Abwärme produzieren.
Außerdem
können
LED's sehr einfach
in Elektronikbaugruppen integriert werden.
-
Zur
Lösung
von komplexeren Beleuchtungsaufgaben, beispielsweise zur Ausleuchtung
eines Omnibusses, sind eine Vielzahl von Beleuchtungseinheiten notwendig.
Um diese Anzahl an Beleuchtungseinheiten nicht separat herstellen
und montieren zu müssen,
wird vorgeschlagen durch Befestigung mehrerer Beleuchtungseinheiten
auf der Flachbandleitung eine Leuchtenkette zu bilden. Durch die Montage
einer solchen Leuchtenkette beispielsweise in einem Omnibus, können unter
Einsparung eines großen
Anteils des Montage- und Kontaktierungsaufwands komplexe Beleuchtungsaufgaben
gelöst
werden.
-
Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend
beispielhaft erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Flachbandleitung
mit mehreren jeweils durch ein Gehäuse geschützten Elektronikbaugruppen
in perspektivischer seitlicher Ansicht;
-
2 den Aufbau der Leitungsbahnen in der Flachbandleitung
gemäß 1 in
vergrößerter Ansicht;
-
3 einen
Befestigungsabschnitt der Flachbandleitung gemäß 1 nach Entfernen
des zugeordneten Gehäuses
in perspektivischer Ansicht;
-
4 den
Befestigungsabschnitt der Flachbandleitung gemäß 3 nach Anbringung
des zugeordneten Gehäuses
in Ansicht von oben;
-
5 die
Flachbandleitung mit Elektronikbaugruppe und Gehäuse gemäß 4 im Querschnitt
entlang der Schnittlinie I-I;
-
6 die
beiden Gehäusehälften des
Gehäuses
gemäß 4 nach
Entfernung von der Flachbandleitung in Ansicht von oben;
-
7 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Flachbandleitung
in perspektivischer seitlicher Ansicht;
-
8 ein
Gehäuse
der Flachbandleitung gemäß 7 im
Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II.
-
In 1 ist
eine Flachbandleitung 01 dargestellt, die als Leuchtenkette
zur Herstellung einer Beleuchtungsfunktion beispielsweise in einem
Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Omnibus, verbaut werden kann.
Die Flachbandleitung 01 ist in der Art eines extrudierten
Flachleiters (FFC) ausgebildet.
-
Die
Bauart des Flachbandleiters 01 ist insbesondere aus den
Zeichnungen in 2a und vergrößert in 2b dargestellt.
In ein extrudiertes Trägermaterial 02 sind
vier aus Kupfer hergestellte Leitungsbahnen 03 eingebettet,
die ihrerseits flach gewalzt sind um auf diese Weise eine möglichst
geringe Bauhöhe
des Flachbandleiters 01 zu realisieren. An einem Ende des
Flachbandleiters 01 sind die Leitungsbahnen 03 mit
einem Stecker 04 verbunden, um den Flachbandleiter 01 in
einfacher Weise durch Herstellung einer Steckverbindung mit dem
Bordnetz eines Fahrzeugs verbinden zu können.
-
Wie
insbesondere aus 3 ersichtlich, sind auf dem
Flachbandleiter 01 in äquidistant
voneinander entfernten Befestigungsabschnitten 05 jeweils Elektronikbaugruppen 06 befestigt.
Die Befestigung der Elektronikbaugruppen 06 erfolgt unter
gleichzeitiger Herstellung des elektrischen Kontakts mit jeweils zwei
Leitungsbahnen 03 durch Anbringung von Crimpverbindern 07.
Auf der Elektronikbaugruppe 06 ist eine LED 08 bestückt, um
eine Beleuchtungsfunktion zu realisieren. Zur Ansteuerung der LED 08 sind verschiedene
weitere elektronische Bauteile 09 auf der Elektronikbaugruppe 06 bestückt. Im
Ergebnis bilden die Elektronikbaugruppen 06 auf diese Weise jeweils
eine Beleuchtungseinheit 10, die jeweils über zwei
der insgesamt vier Leitungsbahnen 03 angesteuert werden.
Um eine korrekte Ansteuerung der einzelnen Beleuchtungseinheiten 10 gewährleisten zu
können,
werden die vier an den Elektronikbaugruppe 06 jeweils vorgesehenen
Anschlusspunkte mit unterschiedlichen Crimpverbinderkombinationen an
den Leitungsbahnen 03 kontaktiert. Außerdem sind die Leitungsbahnen 03 an
jeweils geeigneten Stellen zwischen den Elektronikbaugruppen 06 mit Durchtrennungen 27 versehen,
um eine Reihenschaltung der Elektronikbaugruppen 06 realisieren zu
können.
-
Die
LED 08 und die elektronischen Bauteile 09 sind
zur Herstellung der Elektronikbaugruppe 06 auf einer flexiblen
Leiterfolie (FPC) 11 bestückt und werden in einem Lötverfahren
zugleich mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert. Durch
geeignetes Ausschneiden der flexiblen Leiterfolie 11 können seitlich
an der Leiterfolie 11 zwei Fixiernasen 12 gebildet werden.
-
Wie
aus 4 ersichtlich treffen die Fixiernasen 12 in
entsprechende Vertiefungen 13 eines Gehäuses 14, das zum Schutz
der Elektronikbaugruppe 06 und der Crimpverbinder 07 im
Bereich des Befestigungsabschnitts 05 am Flachbandleiter 01 angebracht
wird. Im Inneren des Gehäuses 14 wird
ein kleinerer Hohlraum 15 gebildet (siehe 5),
in dem die Elektronikbaugruppe 06 mit der LED 08 und
den anderen elektronischen Bauteilen 09 aufgenommen wird.
Durch Formschluss zwischen den Fixiernasen 12 und der Vertiefung 13 wird
ein unerwünschtes
Verschieben des Gehäuses 14 entlang
der Längsachse des
Flachbandleiters 01 ausgeschlossen. Die dabei auf die Crimpverbinder 07 wirkenden
Fixierkräfte können gegebenenfalls
dadurch vermieden werden, dass die Fixiernasen 12 an das
Trägermaterial 02 des
Flachbandleiters 01 angeformt oder auf andere Weise angebracht
werden.
-
Wie
insbesondere aus dem Querschnitt in 5 ersichtlich,
besteht das Gehäuse 14 aus
einer oberen Gehäusehälfte 16 und
einer unteren Gehäusehälfte 17.
Die beiden Gehäusehälften 16 und 17 sind
durch Tiefziehen einer Tiefziehfolie hergestellt. Durch das Tiefziehen
der Tiefziehfolie wird diese unter Bildung der Gehäusehälften 16 und 17 plastisch verformt.
Um die Gehäusehälften 16 und 17 formschlüssig unter
Einschluss der Flachbandleitung 01 miteinander zu verbinden,
werden die beiden Gehäusehälften 16 und 17 von
unten bzw. von oben auf die Flachbandleitung 01 im Bereich
der Befestigungsabschnitte 05 aufgelegt und durch Aufbringung
einer kurzen Fügekraft
zusammengedrückt.
An den Rändern
der beiden Gehäusehälften 16 und 17 können dabei
Schweiß-
oder Klebenähte 19 angebracht
werden, um den Hohlraum 15 feuchtigkeitsdicht abzuschließen.
-
Durch
die tiefgezogene Kontur der beiden Gehäusehälften 16 und 17 werden
zwei Positioniervorsprünge 18 und
Seitenlaschen 26 gebildet, mit denen das Gehäuse 14 bei
der Montage des Flachbandleiters 01 in einem Omnibus in
einer U-förmigen Befestigungsschiene
positioniert werden kann.
-
In 6 sind
die beiden Gehäusehälften 16 und 17 nach
Entfernung vom Flachbandleiter 01 in Ansicht von oben dargestellt.
Man erkennt dass die Positioniervorsprünge 18 an der oberen
Gehäusehälfte 16 durch
Tiefziehen einer Tiefziehfolie angeformt sind. An der unteren Gehäusehälfte 16 sind durch
Tiefziehen einer Tiefziehfolie zwei Vorsprünge 25 angeformt,
deren Außendurchmesser
geringfügig kleiner
ist als die von den Positioniervorsprüngen 18 gebildet und
ins Innere des Gehäuses 14 weisende Innenkontur.
Dadurch können
die Vorsprünge 25 bei der
Montage des Gehäuses 14 in
die Innenkontur der Positioniervorsprüngen 18 formschlüssig eingedrückt werden.
-
Die
beiden Vertiefungen 13 zur Aufnahme der Fixiernasen 12 sind
in die Vorsprünge 25 eingeformt.
-
In 7 ist
eine zweite Ausführungsform 20 eines
erfindungsgemäßen Flachbandleiters
mit wiederum vier Beleuchtungseinheiten 21 dargestellt.
Die Beleuchtungseinheiten 21 unterscheiden sich von den
Beleuchtungseinheiten 10 durch die Bauart des Gehäuses 22.
Die elektronische Funktion der Beleuchtungseinheit 21 ist
baugleich mit der Beleuchtungseinheit 10 durch Befestigung
und Kontaktierung der Elektronikbaugruppen 06 an den Leitungsbahnen des
Nachbarleiters 20 gewährleistet.
-
Der
Aufbau des Gehäuses 22 einer
Beleuchtungseinheit 21 ist in 8 im Querschnitt
ersichtlich. Das Gehäuse 22 wird
durch Eingießen
der Elektronikbaugruppe 06 zusammen mit dem Befestigungsabschnitt 05 des
Flachbandleiters 20 in eine Gießmasse 23 realisiert.
Um einen ausreichenden Lichtaustritt aus der LED 08 zu
gewährleisten,
weist das Gehäuse 22 oberhalb
der LED 08 eine Ausnehmung 24 auf.
-
- 01
- Flachbandleitung
- 02
- Trägermaterial
- 03
- Leitungsbahn
- 04
- Stecker
- 05
- Befestigungsabschnitt
- 06
- Elektronikbaugruppe
- 07
- Crimpverbinder
- 08
- LED
- 09
- Elektronisches
Bauteil
- 10
- Beleuchtungseinheit
- 11
- Flexible
Leiterfolie
- 12
- Fixiernase
- 13
- Vertiefung
- 14
- Gehäuse
- 15
- Hohlraum
- 16
- Obere
Gehäusehälfte
- 17
- Untere
Gehäusehälfte
- 18
- Positioniervorsprung
- 19
- Schweißnaht
- 20
- Flachbandleitung
- 21
- Beleuchtungseinheit
- 22
- Gehäuse
- 23
- Gießmasse
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Vorsprung
- 26
- Seitenlasche
- 27
- Durchtrennung
(Leitungsbahn)