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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät, ein Verfahren zum Bestücken einer derartigen Leiterplatte, ein elektronisches Steuergerät mit einer derartigen Leiterplatte und ein Verfahren zum Montieren eines derartigen Steuergeräts.
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Zur Steuerung von Aggregaten wie z. B. Getrieben oder Verbrennungsmotoren werden elektronische Steuergeräte eingesetzt. Für Nischenanwendungen, z. B. für Bau- oder Landmaschinen, sind die erforderlichen Stückzahlen sehr klein, jedoch die technischen Anforderungen ähnlich hoch oder sogar höher als im Pkw-Bereich.
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In aktuellen Serienanwendungen werden für verschiedene Kunden oder für mehrere Varianten in einer Applikation jeweils eigene Steuergeräte entwickelt und qualifiziert, da die Anforderungen, z. B. vom Kunden geforderte Stecksysteme, keine Einheitslösungen zulassen.
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Die
DE 42 26 172 A1 offenbart ein zum Einpressen und/ oder Einlöten in durchkontaktierte Bohrungen von Leiterplatten bestimmtes Stromversorgungselement mit einem Grundkörper mit einer Vielzahl von in Reihen angeordneten Kontaktstiften, die in Bohrungen eingepresst werden.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät, ein verbessertes Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät, ein verbessertes elektronisches Steuergerät mit einer Leiterplatte und ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Steuergeräts mit einer Leiterplatte gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mit einer Verwendung einer einzigen Leiterplatte mit variablen Anschlussmöglichkeiten für verschiedene Stecksysteme unterschiedliche Gerätevarianten z. B. eines Steuergeräts realisiert werden.
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Das Konzept der hier vorgeschlagenen Erfindung bietet eine einheitliche Lösung, um Gleichteile oder Baukastenkonzepte kostengünstig darstellen zu können.
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Vorteilhafterweise kann mit einer Umsetzung des hierin vorgeschlagenen Ansatzes eine Reduzierung der Entwicklungsaufwände – beispielsweise für Schaltpläne oder Layouts bis zum Aufbau einheitlicher Musterteile – erzielt werden, da nur eine Elektronikbaugruppe erforderlich ist. Ferner ist eine Reduzierung der Qualifizierungs- und Erprobungsaufwände gegeben, wenn lediglich eine gemeinsame Erprobung durchzuführen ist. Auch Logistik-, Handlings- und Lagerkosten können verringert werden, da nur eine Leiterplatte für eine Produktfamilie benötigt wird. Nicht zu übersehen sind auch die Vorteile einer einfachen Montage durch Ausrichtung der entsprechenden Leiterplatten-Seite zum geforderten Stecker.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät, wobei die Leiterplatte einen ersten Steckeranschlussbereich für einen ersten Stecker, einen zweiten Steckeranschlussbereich für einen zweiten Stecker und einen Schaltungsanschlussbereich für eine elektrische Schaltung aufweist, und wobei sich der zweite Steckeranschlussbereich von dem ersten Steckeranschlussbereich unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steckeranschlussbereich ausgebildet ist, um ein Eingangssignal an den Schaltungsanschlussbereich weiterzugeben und ein Ausgangssignal von dem Schaltungsanschlussbereich zu empfangen, und der zweite Steckeranschlussbereich ausgebildet ist, um das Eingangssignal an den Schaltungsanschlussbereich weiterzugeben und das Ausgangssignal von dem Schaltungsanschlussbereich zu empfangen.
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Bei der Leiterplatte kann es sich um einen rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, Träger für eine elektrische Schaltung handeln. Beispielsweise kann die Leiterplatte in das elektronische Steuergerät installiert werden. Die Leiterplatte kann der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung der elektrischen Schaltung dienen. Für die elektrische Verbindung kann die Leiterplatte eine Mehrzahl von Leiterbahnen aufweisen, die auf einer Oberfläche oder im Inneren der Leiterplatte zwischen der elektrischen Schaltung und den Steckeranschlussbereichen der Leiterplatte verlaufen. Die Steckeranschlussbereiche wiederum sind mit den Steckern verbindbar, über die die elektrische Schaltung nach außen koppelbar ist. Die Leiterplatte kann aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein, auf das die Leitbahnen aufgebracht sind. Die elektrische Schaltung kann sich aus einer Mehrzahl von elektronischen Bauelementen oder Chips zusammensetzen, die über eine oder beide Hauptseiten der Leiterplatte verteilt auf der Leiterplatte angeordnet sein können. Alternativ kann die elektrische Schaltung aber auch auf lediglich ein elektronisches Bauelement begrenzt sein. Ein Steuergerät kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Bei dem elektronischen Steuergerät kann es um ein Steuergerät für eine Fahrzeugfunktion, z. B. eine Steuerung von Aggregaten wie z. B. einem Getriebe oder einem Antriebsmotor des Fahrzeugs, handeln. Der erste und der zweite Steckerbereich können räumlich voneinander getrennt auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Steckerbereiche können jeweils eine Mehrzahl von gleichmäßig voneinander beabstandeten Kontakten aufweisen. Die Kontakte können beispielsweise als Durchkontaktierungen vorliegen, in die Stifte der Stecker eingesteckt werden können, um die Stecker mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte zu verbinden. Für die elektrische Kontaktierung der Stecker können z. B. die Bohrungen für die Durchkontaktierungen mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet sein. Der Schaltungsanschlussbereich kann in einem Mittelbereich auf einer der Hauptseiten der Leiterplatte angeordnet sein und Kontaktelemente zum elektrischen und mechanischen Verbinden der elektrischen Schaltung mit der Leiterplatte aufweisen. Beispielsweise können die Leiterbahnen ausgebildet sein, um das Eingangssignal von dem ersten Steckeranschlussbereich sowie dem zweiten Steckeranschlussbereich zu dem Schaltungsanschlussbereich zu leiten und das Ausgangssignal von dem Schaltungsanschlussbereich zu dem ersten sowie dem zweiten Steckeranschlussbereich zu leiten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Steckeranschlussbereich in einem ersten Seitenrand der Leiterplatte angeordnet sein und der zweite Steckeranschlussbereich in einem zweiten Seitenrand der Leiterplatte angeordnet sein. Beispielsweise können sich der erste und der zweite Steckeranschlussbereich an gegenüberliegenden Seitenrändern der Leiterplatte befinden. Die Anordnung der Steckeranschlussbereiche an den Randbereichen der Leiterplatte kann eine Anbindung der Leiterplatte an z. B. externe Geräte erleichtern.
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Insbesondere kann der erste Steckeranschlussbereich eine erste Mehrzahl von Kontakten zum Aufnehmen einer ersten Mehrzahl von Steckerkontakten und der zweite Steckeranschlussbereich eine zweite Mehrzahl von Kontakten zum Aufnehmen einer zweiten Mehrzahl von Steckerkontakten aufweisen. Dabei kann sich die zweite Mehrzahl von Kontakten in Anzahl und/oder Anordnung der einzelnen Kontakte von der ersten Mehrzahl von Kontakten unterscheiden. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Mehrzahl von Kontakten um zwei parallele Reihen von je acht Kontakten zum Verbinden des ersten Steckeranschlussbereichs mit einem zweireihigen 16-poligen Stecker handeln und bei der zweiten Mehrzahl von Kontakten um drei parallele Reihen von je elf Kontakten zum Verbinden des zweiten Steckeranschlussbereichs mit einem dreireihigen 33-poligen Stecker handeln.
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Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Leiterplatte ferner einen in einem dritten Seitenrand der Leiterplatte angeordneten dritten Steckeranschlussbereich aufweisen, der sich von dem ersten Steckeranschlussbereich und dem zweiten Steckeranschlussbereich unterscheidet, und/oder ferner einen in einem vierten Seitenrand der Leiterplatte angeordneten vierten Steckeranschlussbereich aufweist, der sich von dem ersten Steckeranschlussbereich, dem zweiten Steckeranschlussbereich und dem dritten Steckeranschlussbereich unterscheidet. Entsprechend können der dritte und der vierte Steckeranschlussbereich ausgebildet sein, um ebenfalls das Eingangssignal an den Schaltungsanschlussbereich weiterzugeben und das Ausgangssignal von dem Schaltungsanschlussbereich zu empfangen. Beispielsweise können sich der dritte und der vierte Steckeranschlussbereich zum Anschluss eines 26-poligen zweireihigen Steckers bzw. eines 16-poligen einreihigen Steckers ausgelegt sein. Um zu ermöglichen, dass sämtliche vorhandenen Steckeranschlussbereiche identische Signale verarbeiten können, können entsprechende Leiterbahnen zwischen jedem einzelnen der Steckeranschlussbereiche und dem Schaltungsanschlussbereich verlaufen.
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Die oben genannten Ausführungsbeispiele unterschiedlicher Kontaktierungsvarianten in zwei bis vier der Seitenrandbereiche der Leiterplatte schafft vorteilhafterweise die Möglichkeit, dass die Leiterplatte mit unterschiedlichen hersteller- oder anwendungsspezifischen Steckern bestückt werden kann. Durch einfaches Ausrichten der z. B. quadratischen Leiterplatte kann diese variabel in unterschiedlich konzipierten Steuergeräten eingesetzt werden. So können vorteilhafterweise Material- und Fertigungskosten eingespart werden, da die Leiterplatten aufgrund der variablen Verwendbarkeit in höheren Stückzahlen produziert werden können.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der erste Steckeranschlussbereich ausgebildet sein, um mit mindestens einem weiteren ersten Stecker verbindbar zu sein. So kann beispielsweise der erste Steckeranschlussbereich ferner Platz zum Anschluss eines 10-poligen doppelreihigen Steckers bieten. Dazu kann der erste Seitenrand der Leiterplatte einen massiven Steg zwischen der ersten Mehrzahl von Kontakten und einer weiteren Mehrzahl von Kontakten aufweisen. Auf diese Weise kann die Anschlussvariabilität der Leiterplatte noch weitergehend erhöht werden.
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Außerdem kann der Schaltungsanschlussbereich eine Mehrzahl von Kontaktflächen zum Kontaktieren des Schaltungsanschlussbereichs mit der elektrischen Schaltung aufweisen. Auf diese Weise kann der Schaltungsanschlussbereich mit einer sich aus einer Mehrzahl von Bauelementen zusammensetzenden elektrischen Schaltung verbunden werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein elektronisches Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät folgende Merkmale aufweist:
eine Leiterplatte gemäß einer der vorangegangenen Ausführungsformen;
eine elektrische Schaltung, die mit dem Schaltungsanschlussbereich der Leiterplatte verbunden ist;
einen Stecker, der mit einem ausgewählten Steckeranschlussbereich von Steckeranschlussbereichen der Leiterplatte verbunden ist; und
einem Gehäuse, wobei die Leiterplatte in dem Gehäuse und der Stecker in einer Durchgangsöffnung des Gehäuses angeordnet ist.
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Der Stecker kann eine vorbestimmte Anzahl von Steckerkontakten, z. B. in Form von Kontaktstiften oder Pins aufweisen, die in einer oder mehreren Reihen auf einer Anschlussseite des Steckers angeordnet sein können. Die Kontaktstifte können z. B. in entsprechend angeordnete Durchkontaktierungen eines Steckeranschlussbereichs der Leiterplatte eingesteckt sein, um die elektrische Schaltung auf der Leiterplatte mit außerhalb des Steuergeräts angeordneten weiteren Schaltungen zu verbinden. Die Anzahl von an dem Stecker angeordneten Pins kann die Anzahl von Polen des Steckers bestimmen. Das Gehäuse kann ein Trägerelement oder eine Grundplatte umfassen. Die Durchgangsöffnung kann an eine Form und Position des Steckers des ausgewählten Steckeranschlussbereichs angepasst sein. Die Durchgangsöffnung kann sich an einem seitlich an der Leiterplatte angeordneten Gehäuseabschnitt befinden. Das Gehäuse kann die Leiterplatte nach außen dicht umschließen, um die Leiterplatte vor mechanischen Belastungen und Verschmutzung zu schützen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Leiterplatte gemäß einer der im Vorhergehenden erläuterten Ausführungsformen, mit einer durch Steckeranschlussbereiche der Leiterplatte definierten Mehrzahl von Anschlussvarianten der Leiterplatte;
Auswählen eines Steckeranschlussbereichs aus den Steckeranschlussbereichen der Leiterplatte, abhängig von einer vorgegebenen Anschlussvariante der Mehrzahl von Anschlussvarianten der Leiterplatte; und
Bestücken des in dem Schritt des Auswählens ausgewählten Steckeranschlussbereichs der Leiterplatte mit einem der vorgegebenen Anschlussvariante zugeordneten Stecker.
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Auf diese Weise kann eine für unterschiedliche Anschlussvarianten geeignete Leiterplatte zu einer Spezialleiterplatte für eine spezielle der Anschlussvarianten gemacht werden, indem ein der speziellen Anschlussvariante zugeordneter Steckeranschlussbereich mit einem dem Steckeranschlussbereich zugeordneten Stecker als Spezialstecker für die spezielle der Anschlussvarianten bestückt wird.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Montieren eines elektronischen Steuergeräts, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Leiterplatte gemäß einer der im Vorhergehenden erläuterten Ausführungsformen, mit einer elektrischen Schaltung, die mit dem Schaltungsanschlussbereich der Leiterplatte verbunden ist und einem Stecker, der mit einem der Steckeranschlussbereiche der Leiterplatte verbunden ist;
Bereitstellen zumindest eines Gehäuseelements zum Bilden eines Gehäuses für die Leiterplatte, wobei das Gehäuseelement eine Öffnung zum Aufnehmen des Steckers aufweist;
Ausrichten der Leiterplatte gegenüber dem Gehäuseelement und Einführen des Steckers in die Öffnung; und
Fügen der Leiterplatte mit dem Gehäuseelement.
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Das Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte und das Verfahren zum Montieren eines elektronischen Steuergeräts können jeweils in einer computergesteuerten Bestückungsmaschine oder Montagemaschine durchgeführt werden. In dem Schritt des Fügens kann die Leiterplatte z. B. mit Hilfe von Schrauben formschlüssig mit dem Trägerelement verbunden werden. Das Verfahren zum Montieren kann beispielsweise mit einem Schritt des Fügens eines weiteren Gehäuseelements abgeschlossen werden, wodurch ein vollständiges Gehäuse für das elektronische Steuergerät gebildet werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Prinzipschaltbild einer Leiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Prinzipschaltbild einer Leiterplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Prinzipschaltbild einer Leiterplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Prinzipschaltbild einer Leiterplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine perspektivische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestücken einer Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Montieren eines elektronischen Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt anhand eines Prinzipschaltbilds in vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Leiterplatte 100 umfasst einen Schaltungsanschlussbereich 110, einen ersten Steckeranschlussbereich 120 und einen zweiten Steckeranschlussbereich 130. Der Schaltungsanschlussbereich 110 weist eine elektrische Schaltung 140 auf, die sich aus einem ersten elektronischen Bauelement 150 und einem zweiten elektronischen Bauelement 160 zusammensetzt. Die Steckeranschlussbereiche 120, 130 sind in einander gegenüberliegenden Seitenrändern der Leiterplatte 100 angeordnet und bilden jeweils eine Steckerseite. Der erste Steckeranschlussbereich 120 auf der einen Steckerseite wird von einer ersten Mehrzahl von Kontakten 170 gebildet und der zweite Steckeranschlussbereich 130 auf der gegenüberliegenden Steckerseite wird von einer zweiten Mehrzahl von Kontakten 180 gebildet. Die Mehrzahl von Kontakten 170 und 180 sind hier jeweils als Durchkontaktierungen ausgeführt und der Übersichtlichkeit halber jeweils nur mit einem Bezugszeichen versehen.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen sowohl die erste Mehrzahl von Kontakten 170 als auch die zweite Mehrzahl von Kontakten 180 jeweils vier Kontakte, eine Unterscheidung zwischen dem ersten Steckeranschlussbereich 120 und dem zweiten Steckeranschlussbereich 130 liegt in einer Anordnung der jeweiligen Kontakte 170 bzw. 180. Bei dem Steckeranschlussbereich 120 sind die Kontakte 170 in einer Reihe hintereinanderliegend angeordnet, während die Kontakte 180 des Steckeranschlussbereichs 130 in zwei parallelen Reihen zu je zwei Kontakten 180 angeordnet sind. Leiterbahnen 190, von denen der Übersichtlichkeit halber lediglich eine mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist, verbinden beide Steckeranschlussbereiche 120, 130 mit der elektrischen Schaltung 140.
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Aus der Darstellung in 1 ist ersichtlich, dass die Leiterbahnen 190, die das elektronische Bauelement 150 mit dem Steckeranschlussbereich 120 und dem Steckeranschlussbereich 130 verbinden, an Knotenpunkten je eine Abzweigung zu einem Anschluss des Bauelements 150 bilden. So kann eine der Leiterbahnen 190 zwischen dem elektronischen Bauelement 150 und den Steckeranschlussbereichen 120, 130 zur Übertragung eines Eingangssignals von einem der Steckeranschlussbereiche 120, 130 an das Bauelement 150 genutzt werden und die andere Leiterbahn 190 zur Übertragung eines Ausgangssignals von dem Bauelement 150 an einen der Steckeranschlussbereiche eingesetzt werden.
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Die elektrische Anbindung des elektronischen Bauelements 160 an die Steckeranschlussbereiche 120, 130 ist durch vier Leiterbahnen 190 gekennzeichnet, von denen jede über einen eigenen Anschluss an das Bauelement 160 verfügt. Entsprechend umfasst das elektronische Bauelement 160 in der Darstellung in 1 linksseitig über einen ersten Signaleingang und einen ersten Signalausgang und rechtsseitig über einen zweiten Signaleingang und einen zweiten Signalausgang oder umgekehrt. Dabei können der erste Signaleingang und der zweite Signaleingang sowie der erste Signalausgang und der zweite Signalausgang innerhalb des Bauelements miteinander verbunden sein, sodass es für die Funktionalität des Bauelements 160 unerheblich ist, ob dem Bauelement 160 ein Eingangssignal über den ersten Signaleingang oder den zweiten Signaleingang zugeführt wird und an dem ersten Signalausgang und dem zweiten Signalausgang das gleiche Ausgangssignal ausgegeben wird.
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Im Bereich der Kontakte 170, 180 können Anschlussflächen für Abschlusswiderstände vorgesehen sein. Die Kontakte 170 können mit Abschlusswiderständen versehen werden, wenn der Steckeranschlussbereich 120 nicht mit einem Stecker bestückt wird. Entsprechend können die Kontakte 180 mit Abschlusswiderständen bestückt werden, wenn der Steckeranschlussbereich 130 nicht mit einem Stecker bestückt wird. Auf diese Weise können unerwünschte Reflexionen verhindert werden.
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Wie das in 1 vereinfacht dargestellte Layout der Leiterplatte 100 zeigt, ist also eine identische Funktionalität der elektrischen Schaltung 140 gegeben, unabhängig davon, ob der Steckeranschlussbereich 120 oder der Steckeranschlussbereich 130 mit einem Stecker belegt ist. So ist die Leiterplatte 100 also für unterschiedliche Steckerkonfigurationen geeignet. Im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels der Leiterplatte 100 kann der Steckeranschlussbereich 120 mit einem einreihigen 4-poligen Stecker kontaktiert werden, während der Steckeranschlussbereich 130 zum Anschluss eines zweireihigen 4-poligen Steckers geeignet ist. So sind zwar zum Bau eines anwenderspezifischen Steuergeräts immer noch ein spezieller Stecker und gegebenenfalls auch ein angepasstes Gehäuse erforderlich, aber es kann immer die gleiche Elektronik verwendet werden. Die Einzelteilkosten für die Leiterplatte 100 sind wegen der Größe möglicherweise geringfügig höher, jedoch bei Umlage der Entwicklungs- und Qualifikationskosten auf sehr kleine Stückzahlen wird dieser Nachteil mehr als kompensiert.
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Die 2 bis 4 zeigen anhand von Prinzipdarstellungen weitere alternative Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Leiterplatte 100 mit zwei bis vier Steckerseiten für unterschiedliche Gerätevarianten. Auf eine Darstellung der Leiterbahnen wird in den Illustrationen der 2 bis 4 verzichtet.
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Die Leiterplatten 100 können jeweils für ein Steuergerät verwendet werden. Ein Steuergerät ist in der Regel so aufgebaut, dass auf einer metallischen Grundplatte, die z. B. aus Aluminium gefertigt ist, eine mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte 100 montiert ist. Die Leiterplatte 100 kann einseitig oder zweiseitig bestückt sein. Die Montage kann durch Verkleben oder Verschrauben der Leiterplatte 100 mit der Grundplatte erfolgen. Ein Stecker wird in die Leiterplatte 100 gelötet oder mittels Einpresspins elektrisch mit der Leiterplatte 100 verbunden. Ein Deckel, z. B. aus Kunststoff oder Metall, schützt den Elektronikraum.
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Da die Stecksysteme je nach Applikation und Kunde verschieden sind, muss bei herkömmlichen Systemen die Leiterplatte in diesem Bereich angepasst werden, obwohl die restliche Funktionalität gleich wäre. Stecksysteme können beispielsweise in einer Anzahl von Einzelsteckern von einem Stecker bis drei Stecker, in einer Anzahl von Steckerpins pro Stecker, in Rastermaßen der Pins oder in einer Anzahl der Steckerreihen von eins bis vier variieren.
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Bei dem hier vorgeschlagenen und anhand der Figuren anschaulich erläuterten Konzept für eine Einheitsleiterplatte 100 zur Erzeugung von Gerätevarianten ist es möglich, je nach Ausführung gleichzeitig zwei bis vier Anschlussvarianten der Leiterplatte 100 abzudecken. Dazu wird im Layout der Leiterplatte 100 auf mindestens zwei und maximal vier Seiten eine Anschlussmöglichkeit 120, 130, 300, 400 für einen Stecker vorgesehen, z. B. mittels Bohrungen bzw. Durchkontaktierungen in der Leiterplatte 100.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte 100 einen alternativen Aufbau der elektrischen Schaltung 140 und der Steckeranschlussbereiche 120, 130 auf. Wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind auch hier zwei gegenüberliegende Steckerseiten gegeben. Die auf dem Schalteranschlussbereich 110 aufgebrachte Schaltung 140 setzt sich auch hier aus einzelnen elektronischen Bauelementen zusammen, die über nicht gezeigte Leiterbahnen miteinander und den Steckeranschlussbereichen 120, 130 verbunden sind. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 100 weist der Steckeranschlussbereich 120 im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine alternative Anzahl und Anordnung von Kontakten bzw. Durchkontaktierungen 170 auf, nämlich eine Anzahl von 16 Kontakten, die in zwei parallelen Reihen zu je acht Kontakten angeordnet sind. Ferner weist der Steckeranschlussbereich 120 zusätzlich eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 200 auf, die räumlich abgesetzt von den Durchkontaktierungen 170 an derselben Steckerseite angeordnet sind. Bei den Kontakten 200 handelt es sich um zwei Reihen von je fünf Durchkontaktierungen. Somit ist die durch den Steckeranschlussbereich 120 gebildete erste Steckerseite der Leiterplatte 100 hier zum Anschluss z. B. eines zweireihigen 16-poligen Steckers und/oder eines zweireihigen 10-poligen Steckers geeignet. Die zweite Steckerseite der Leiterplatte 100 wird durch den gegenüberliegenden Steckeranschlussbereich 130 gebildet, der hier drei parallele Reihen von Durchkontaktierungen 180 pro Reihe aufweist. Somit eignet sich die zweite Steckerseite der Leiterplatte 100 beispielsweise zum Anschluss eines dreireihigen 33-poligen Steckers. Wie bereits anhand der Darstellung in 1 erläutert, ist die Funktionalität der Leiterplatte 100 unabhängig davon, welche der beiden Steckerseiten mit einem oder mehreren Steckern bestückt wird.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Leiterplatte weist die in 3 gezeigte Leiterplatte 100 drei Steckerseiten auf. Hier weist die Leiterplatte mit einem in einem weiteren Seitenrand der Leiterplatte 100 angeordneten dritten Steckeranschlussbereich 300 eine dritte Mehrzahl von Kontakten 310, wiederum in Form von Durchkontaktierungen, zum Anschluss einer weiteren Steckervariante auf. Hier ist der dritte Steckeranschlussbereich 300 zur Verbindung mit z. B. einem einreihigen 16-poligen Stecker geeignet. Die Steckeranschlussbereiche 120 und 130 entsprechen den Steckeranschlussbereichen 120 und 130 des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Leiterplatte 100.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Leiterplatte weist die in 4 gezeigte Leiterplatte 100 vier Steckerseiten auf. Die Leiterplatte 100 entspricht hier dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass hier auch die letzte verfügbare vierte Steckerseite mit Kontakten versehen ist. Die vierte Steckerseite wird durch einen dem dritten Steckeranschlussbereich 300 gegenüberliegenden vierten Steckeranschlussbereich 400 gebildet, der hier eine vierte Mehrzahl von Kontakten 410 in Form von zwei Reihen von Durchkontaktierungen zu je 13 benachbart angeordneten Kontakten 410 bildet. Die vierte Steckerseite ist zum beispielhaften Anschluss eines zweireihigen 26-poligen Steckers an die Leiterplatte 100 ausgebildet. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt die maximale Belegung der Leiterplatte 100 mit Steckerseiten dar.
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Die Funktionalität der elektrischen Schaltung 140 ist bei allen in den 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen gleich. Unterschiedliche Gerätevarianten, die die Leiterplatte 100 verwenden, lassen sich durch einfaches Ausrichten der Leiterplatte und verbinden der entsprechenden Steckerseite(n) mit beispielsweise vom Kunden vorgegebenen Steckern realisieren.
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5 zeigt eine beispielhafte Gerätevariante gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Steuergerät 500. Das Steuergerät 500 umfasst ein Gehäuse 510, einen ersten Stecker 520 und einen weiteren ersten Stecker 530 sowie ein Trägerelement 540 für eine Leiterplatte. Das Steuergerät 500 ist mit einer Ausführungsform der anhand der vorangegangen Figuren erläuterten erfindungsgemäßen Leiterplatte ausgestattet, wobei hier durch geeignetes Ausrichten der Leiterplatte eine Anschlussvariante der Leiterplatte gewählt wurde, die einen Anschluss der Stecker 520, 530 auf einer Steckerseite der Leiterplatte ermöglicht. Abgesehen von Öffnungen für die Stecker 520, 530 kann das Gehäuse 510 die in dem Gehäuse 510 angeordnete Leiterplatte vollständig umschließen.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Bestücken einer Leiterplatte für ein elektronisches Steuergerät. Dabei kann es sich beispielsweise um das in 5 gezeigte Steuergerät handeln. Das Verfahren 600 kann beispielsweise von einer Bestückungsmaschine ausgeführt werden.
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In einem Schritt 610 wird eine Leiterplatte bereitgestellt, wie sie beispielsweise anhand der 1 bis 4 beschrieben ist. Die Leiterplatte weist mehrere Steckeranschlussbereiche auf, die jeweils einer Anschlussvariante der Leiterplatte zugeordnet sind. In einem Schritt 620 wird einer der mehreren Steckeranschlussbereiche ausgewählt, und zwar abhängig von einer vorgegebenen Anschlussvariante der Leiterplatte. Die vorgegebene Anschlussvariante kann beispielsweise in Form eines Auswahlsignals angezeigt werden. In einem Schritt 630 wird die Leiterplatte mit einem Stecker bestückt, der dem im Schritt 620 ausgewählten Steckeranschlussbereich zugeordnet ist. Im Schritt 630 kann die Leiterplatte mit weiteren Bauteilen bestückt werden.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 700 zum Montieren eines elektronischen Steuergeräts. Dabei kann es sich beispielsweise um das in 5 gezeigte Steuergerät handeln. Das Verfahren 700 kann beispielsweise von einer Montagemaschine ausgeführt werden.
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In einem Schritt 710 wird eine Leiterplatte, wie sie beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt ist, bereitgestellt. Die Leiterplatte ist mit einer elektrischen Schaltung und einem oder mehreren anwendungs- oder kundenspezifischen Steckern geeignet bestückt. Dabei ist jedoch nur einer von zumindest zwei Steckeranschlussbereichen der Leiterplatte bestückt. Der oder die anderen Steckeranschlussbereiche sind unbestückt.
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In einem Schritt 720 erfolgt ein Bereitstellen zumindest ein Gehäuseelement zum Bilden eines Gehäuses für die Leiterplatte. Das Gehäuseelement ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine oder mehrere Öffnungen zum Aufnehmen des Steckers oder der Stecker aufweist und somit für die Herstellung der zu fertigenden Gerätevariante ausgelegt ist. Die Schritte 710 und 720 können in beliebiger Reihenfolge oder zeitgleich durchgeführt werden.
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Zum Verbau der Leiterplatte in die erforderliche Gehäuse-Variante wird in einem Schritt 730 die Leiterplatte gegenüber dem zumindest einem Gehäuseelement ausgerichtet und anschließend der oder die Stecker in die Öffnung bzw. Öffnungen des zumindest einen Gehäuseelements eingeführt.
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In einem anschließenden Schritt 740 wird die Leiterplatte mit dem zumindest ein Gehäuseelement gefügt, beispielsweise durch Verschrauben der Leiterplatte mit dem zumindest einem Gehäuseelement, um ein Gehäuse für das elektronische Steuergerät zu bilden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/ oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Leiterplatte
- 110
- Schaltungsanschlussbereich
- 120
- erster Steckeranschlussbereich
- 130
- zweiter Steckeranschlussbereich
- 140
- elektrische Schaltung
- 150
- erstes elektronisches Bauelement
- 160
- zweites elektronisches Bauelement
- 170
- Kontakt
- 180
- Kontakt
- 190
- Leiterbahn
- 200
- Kontakt
- 300
- dritter Steckeranschlussbereich
- 310
- Kontakt
- 400
- vierter Steckeranschlussbereich
- 410
- Kontakt
- 500
- elektronisches Steuergerät
- 510
- Gehäuse
- 520
- erster Stecker
- 530
- weiterer erster Stecker
- 540
- Trägerelement
- 600
- Verfahren zum Bestücken einer Leiterplatte
- 610
- Schritt des Bereitstellens
- 620
- Schritt des Auswählens
- 630
- Schritt des Bestückens
- 700
- Verfahrens zum Montieren eines elektronischen Steuergeräts
- 710
- Schritt des Bereitstellens
- 720
- Schritt des Bereitstellens
- 730
- Schritt des Ausrichtens
- 740
- Schritt des Fügens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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