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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen einer Platine an einem Kabelbaum sowie einen Kabelbaum mit einer daran angeschlossenen Platine.
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Ein Kabelbaum besteht aus einem Bündel von einzelnen Leitungen, die je nach Anwendung z. B. Signale (Information) oder Strom (Energie) übertragen können. Ein typisches Beispiel für einen Kabelbaum ist z. B. ein CAN-Bus eines Fahrzeugs.
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Fahrzeug-CAN-Busse können eine Länge von mehreren Metern aufweisen und eine Vielzahl elektrischer Einheiten miteinander verbinden. Um die Kommunikation zwischen den einzelnen Einheiten zu ermöglichen und die Signalstärke der auf dem Bus übertragenen Signale zu verstärken, ist es bekannt, so genannte Sternkoppler vorzusehen. Solche Sternkoppler umfassen im Wesentlichen eine in einem Steckergehäuse angeordnete elektronische Schaltung, die mittels des Steckers am Bus angeschlossen wird. Am Kabelbaum bzw. Bus befindet sich in diesem Fall ein korrespondierender Stecker.
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Die 1a–1d zeigen verschiedene Schritte eines bekannten Verfahrens zum Anschließen einer Platine 1 mit einer elektronischen Schaltung an einem Kabelbaum 6. Die elektrische Verbindung zwischen der Platine 2 und dem Kabelbaum 6 erfolgt dabei mit Hilfe eines Steckverbinders mit den Komponenten 3, 5 und 8.
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1a zeigt eine schematische Seitenansicht einer Platine 1 mit einer elektronischen Schaltung, die mehrere Anschlusspins 2 aufweist. Die einzelnen Anschlusspins 2 stehen in diesem Fall senkrecht von der Grundfläche der Platine 1 nach oben weg.
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1b zeigt einen Zustand, in dem die Platine 1 in einem Gehäuse 3 untergebracht ist. Das Gehäuse 3 umfasst zwei Teile, nämlich ein Unterteil 3a, und ein Oberteil 3b, wobei das Oberteil als Steckaufnahme 17 ausgebildet ist. Bei der Montage der Platinen-Stecker-Einheit wird zunächst die Platine 1 in das Gehäuseoberteil 3b eingelegt und mit Kunststoffpins 19 durch Wärmeeinwirkung fixiert bzw. verschweißt. Das Gehäuseoberteil 3 hat mehrere Öffnungen, in die die Anschlusspins 2 hineingesteckt werden, so dass sie mit Kontaktteilen 8 (siehe 1c) kontaktieren. Zur Vereinfachung des Zusammenbaus sind am Gehäuseoberteil 3b mehrere Einführtrichter 4 vorgesehen, die die Anschlusspins 2 in die Öffnungen im Gehäuseoberteil 3b leiten.
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1c zeigt einen Zustand, in dem die Platine 1 an einem Kabelbaum angeschlossen ist. Der Kabelbaum 6 umfasst einen Stecker 5, der an der Steckaufnahme 17 des Gehäuses 3 angesteckt ist. Die Steckverbindung kann wasserdicht ausgebildet werden und wurde dann in der Regel eine Dichtung oder auch Seals genannt benötigen. Aufgrund der höheren Kosten und einer generellen Vergrößerung dieses Bauteils, wird der Sternkoppler allerdings im Fahrzeug Innenraum ohne Dichtung ausgelegt.
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1d zeigt die gesamte Einheit von 1c mit einer zusätzlichen Befestigungseinrichtung. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Platinen-Stecker-Einheit einen sogenannten Schwalbenschwanz-Clips 9, mit dem die gesamte Einheit am Fahrzeug oder einem Fahrzeugbauteil befestigt werden kann. Die Einheit kann ferner einen sogenannten Tannenzapfen-Clip 10, mit dem sie z. B. an einem Halter oder am Rohbau des Fahrzeugs befestigt werden kann umfassen.
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Eine Platinen-Stecker-Einheit, wie sie in den 1a–1d gezeigt ist, ist jedoch relativ aufwendig und kompliziert. Darüber hinaus ist eine solche Einheit nur unzureichend gegen Feuchtigkeit geschützt. Selbst wenn die Einheit im Innenraum eines Fahrzeugs, wie z. B. im Fußraum des Fahrers oder Beifahrers, verbaut wird, kann es wegen der dort auftretenden Nässe und Feuchtigkeit zu Störungen (Oxidation) kommen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Anschließen einer Platine an einem Kabelbaum zu schaffen, das wesentlich einfacher und kostengünstiger ist und darüber hinaus einen höheren Schutz vor Nässe und Feuchtigkeit bietet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kabelbaum mit einer daran angeschlossenen Elektronik zu schaffen, der einfacher und günstiger herzustellen ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Anschließen einer Platine an einem Kabelbaum vorgeschlagen, wobei die einzelnen Leitungen des Kabelbaums an die Anschlüsse der Platine angelötet werden und die Platine dann einschließlich ihrer Anschlüsse mit einem Kunststoffmaterial umspritzt wird. Das Anlöten der einzelnen Leitungen ist einfacher und kostengünstiger als das Anbringen eines Steckverbinders. Darüber hinaus kann die Platine mit den dazugehörigen Komponenten durch das Umspritzen absolut wasserdicht versiegelt und geschützt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise dazu, einen sogenannten Sternkoppler an einem Fahrzeugbus anzubringen. Ein solcher Sternkoppler dient als Datenzentrale, damit die einzelnen Steuergeräte untereinander kommunizieren können. Ebenso verlängert es die Signalstärke, da in der Regel ab 5 m Leitungslänge Störsignale auftreten können. Daneben könnte das erfindungsgemäße Verfahren natürlich auch für beliebige andere Applikationen eingesetzt werden.
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Die Platine wird nach dem Umspritzen vorzugsweise zusätzlich am Kabelbaum befestigt. Hierzu kann sie z. B. zusammen mit dem Kabelbaum umwickelt oder mit Kabelbindern am Kabelbaum befestigt werden.
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Gemäß der Erfindung kann die Platine vollständig umspritzt werden, so dass sie von allen Seiten mit Kunststoffmaterial umhüllt ist. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann aber auch bestimmter Teilbereich beim Umspritzen freigelassen werden. Dieser Teilbereich kann später mit einem zweiten Material gefüllt werden. Das Freilassen eines Teilbereichs der Platine ist beispielsweise sinnvoll, wenn dieser Teilbereich zu einem späteren Zeitpunkt zugänglich sein muss, um z. B. eine Messung durchzuführen. Das zweite Material, mit dem der Teilbereich gefüllt wird, ist in diesem Fall vorzugsweise ein elastisches Material, das von einer Kontaktelektrode eines Messgeräts durchstochen werden kann. Aufgrund der Elastizität des Materials schließt sich die Einstichstelle nach dem Herausziehen der Kontaktelektrode wieder, so dass die Platine wieder vollständig abgedichtet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Material Silikon bzw. auf Silikonbasis hergestellt.
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Die Erfindung betrifft auch einen Kabelbaum mit mehreren Leitungen, an denen eine Platine mit einer elektrischen Schaltung angeschlossen ist. Die Platine hat mehrere Anschlüsse, an denen die Leitungen des Kabelbaums angelötet sind. Darüber hinaus ist die Platine wenigstens teilweise von einem Kunststoffmaterial umspritzt und zusätzlich am Kabelbaum befestigt. Ein solcher Kabelbaum mit einer daran angelöteten, umspritzten Platine kann besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1a–1d verschiedene Schritte eines bekannten Verfahrens zum Anschließen einer elektronischen Platine an einen Kabelbaum;
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2a–2d verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Anschließen einer elektronischen Platine an einen Kabelbaum gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine Aufsicht auf eine Platine eines Sternkopplers mit mehreren Widerständen;
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4 die Platine von 3, wobei sie teilweise von einem Kunststoffmaterial umspritzt ist; und
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5 die Platine von 3, wobei sie vollständig umspritzt ist.
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Bezüglich der Erläuterung der 1a bis 1d wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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2a zeigt eine Aufsicht auf eine elektronische Platine 1, bei der es sich z. B. um einen Sternkoppler handeln kann, der an einem Fahrzeugbus angeschlossen wird. Die Platine 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine kompakte elektronische Einheit, wie einen RAM-Speicher 18, und hat mehrere Anschlüsse 2, die in entgegengesetzte Richtungen vom Speicher 18 weg ragen. Die Platine 1 könnte z. B. auch einen Mikrokontroller aufweisen.
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2b zeigt das Anlöten 12 der einzelnen Leitungen 7 eines CAN-Busses 6 an die Platine 1 von 2a. Im dargestellten Zustand sind die einzelnen Leitungen 7 jeweils an einen Anschluss 2 angelötet. Um die Leitungen 7 in Position zu halten, sind sie mit Leitungsaufnahmen 11 fixiert.
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2c zeigt einen Zustand, in dem die Platine von Kunststoff 13 vollständig umspritzt ist. Die umspritzte Platine 1 hängt dabei an den Leitungen 7 des Kabelbaums 6.
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2d zeigt die umspritzte Platine 1, die mittels Kabelbindern 14 am Kabelbaum 6 befestigt ist. Diese Art der Montage ist besonders einfach und kostengünstig.
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3 zeigt eine Aufsicht auf eine Platine 1, die wiederum an einem Kabelbaum 6 angelötet ist. Die Platine 1 umfasst dabei mehrere parallel angeordnete Widerstände 16. Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Platine 1 müssen die einzelnen Widerstände 16 mittels Kontaktelektroden eines Messgeräts kontaktiert werden. Um eine solche Messung auch im umspritzten Zustand zu ermöglichen, gibt es verschiedene Optionen, die im Folgenden anhand der 4 und 5 näher erläutert werden.
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4 zeigt eine Ausführungsform einer Platine 1, bei der die Platine 1 nur teilweise von einem Kunststoffmaterial 13 umspritzt ist. Im Bereich der Widerstände 16 ist die Platine 1 dagegen nicht umspritzt. Der freigelassene Teilbereich 14 ist in diesem Fall mit einem zweiten Material 15, wie z. B. Silikon, ausgefüllt. Silikon hat den Vorteil, dass es eine gewisse Elastizität aufweist und von einer Kontaktelektrode eines Messgeräts relativ leicht durchstochen werden kann. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Widerstände 16 bei einer Überprüfung der Platine 1 zu kontaktieren. Nach dem Herausziehen der Kontaktelektrode schließt sich das Silikon 15 dann wieder vollständig, so dass die Platine weiterhin wasserdicht ist.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Platine 1 vollständig vom Kunststoffmaterial 13 umspritzt ist. In diesem Fall ist es nicht mehr möglich, die einzelnen Widerstände 16 von außen zu kontaktieren. Die Platine kann in diesem Fall aber z. B. mit Hilfe einer Infrarotkamera überprüft werden. Die Infrarotkamera erkennt, welche der Widerstände warm sind Soll-Zustand) und welche kalt oder weniger warm sind. Dadurch kann ebenfalls ein Fehlerzustand erkannt werden.
