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Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit einem flexiblen Träger, auf den zumindest eine Leiterbahn angeordnet ist, und mit zumindest einem Steckverbinder, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Die bekannten Antennen haben in der Regel einen Ausgang in Form eines HF-Kabels, welches entweder direkt auf die Antennenträger oder auf eine zusätzliche Platine gelötet wird. Der HF-Stecker wird an dem Kabelende oder auf dieser zusätzlichen Leiterplatte befestigt. Zwecks Abdichtung wird meistens ein Heißschmelzkleber verwendet. HF = Hochfrequenz.
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Der Nachteil solcher Antennen besteht darin, dass sie aus sehr vielen Teilen bestehen. Da fahrzeugseitig ohnehin HF-Kabel verlegt werden, führt das antennenseitige Kabel zu erhöhten Systemkosten. Zudem werden bei der Antennenproduktion viele – zum Teil manuelle – Montageoperationen notwendig, was auf die Produktqualität nachteilig wirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anordnung bereitzustellen. Die Verbesserung soll insbesondere sich auf die Funktionssicherheit, die Montagevereinfachung und Kosteneinsparung beziehen.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Kontakt des Steckverbinders direkt elektrisch mit der zumindest einen Leiterbahn verbunden ist. Dadurch kann eine Antennenanordnung in vorteilhafter Weise bereitgestellt werden, die ein fertiges Modul bildet und ohne weiteres an ihrem Einbauort, beispielweise innerhalb eines Fahrzeuges, eingebaut werden kann. Da im Regelfall fahrzeugseitig Kabelbäume mit am Ende befindlichen Steckverbindern schon verlegt sind, erhöht sich dadurch in vorteilhafter Weise die Montagefreundlichkeit. Da es nicht mehr wie bisher im Stand der Technik notwendig ist, die zumindest eine Leiterbahn mit einem elektrischen Leiter eines Kabels zu verbinden und an dem abgewandten Ende des Kabels einen Steckverbinder vorzusehen, der mit dem fahrzeugseitigen Steckverbinder zusammengebracht wird, erhöht sich weiterhin die Montagefreundlichkeit und die Funktionssicherheit. Zum einen reduziert sich die Anzahl der Steckverbinder, sodass dadurch mögliche Fehlerquellen ebenfalls in vorteilhafter Weise reduziert werden. Außerdem sind durch diese Reduzierungen Kosteneinsparungen möglich und es wird die Produktion in vorteilhafter Weise dadurch verbessert, dass die elektrische Verbindung des Kontaktes des Steckverbinders mit der zumindest einen Leiterbahn automatisiert durchgeführt werden kann. Dies ist bei elektrischen Leitern von Kabeln, die gemäß dem Stand der Technik bisher mit der zumindest einen Leiterbahn verbunden werden sollten, entweder gar nicht oder nur mit einem sehr hohen Montage- und Produktionsaufwand möglich. Außerdem lassen sich in entsprechender Bauweise Steckverbinder direkt auf dem flexiblen Träger der Antennenanordnung montieren, die für den jeweiligen Einsatzzweck der Antennenanordnung erforderlich sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ein Steckverbindergehäuse des Steckverbinders direkt auf dem flexiblen Träger angeordnet und festgelegt. Mittels seines Steckverbindergehäuses kann der Steckverbinder an dem gewünschten Ort auf dem flexiblen Träger angeordnet und durch geeignete Maßnahmen festgelegt werden. Die Anordnung erfolgt beispielweise manuell oder automatisiert. Die Festlegung erfolgt in vorteilhafter Weise direkt durch Verkleben des Steckverbindergehäuses auf der Leiterplatte. Alternativ oder ergänzend zu dem Festlegen des Steckverbindergehäuses auf dem flexiblen Träger mittels eines Klebevorganges sind auch andere Möglichkeiten denkbar, wie zum Beispiel ein Verrasten, Verklipsen, Verschrauben, Verschweißen (wenn flexibler Träger und Steckverbindergehäuse aus verschweißbarem Kunststoffmaterial bestehen) möglich.
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Alternativ oder ergänzend zu der direkten Anordnung und Festlegung des Steckverbinders, insbesondere seines Steckverbindergehäuses, auf dem flexiblen Träger ist es möglich, dass der Steckverbinder mittels eines Rahmens und/oder einer Vergussmasse auf dem flexiblen Träger angeordnet und festgelegt ist. So kann beispielsweise ein Rahmen auf dem flexiblen Träger vorgesehen sein, der der Geometrie des Steckverbinders, mit der er in den Rahmen eingeführt wird, entspricht. Mittels des Rahmens kann somit der Steckverbinder zum Beispiel über einen Klips- oder Pressvorgang auf dem Träger festgelegt werden. Anstelle des Rahmens kann auch der Steckverbinder, genauer sein Steckverbindergehäuse, auf dem flexiblen Träger angeordnet werden und danach partiell, vorzugsweise vollständig, mit einer Vergussmasse umgeben werden. Das Einsetzen des Steckverbinders in einen solchen Rahmen und/oder das Umgeben mit Vergussmasse erfolgt wiederum in vorteilhafter Weise automatisiert. Gleichzeitig mit dem Einsetzen des Steckverbinders in den Rahmen bzw. mit dem Umgeben der Vergussmasse oder danach erfolgt die elektrische Verbindung des Kontaktes des Steckverbinders mit der Leiterbahn. Hierbei kann die Antennenanordnung nach entsprechender Vorbereitung zum Beispiel in ein Lötbad gegeben werden, sodass dadurch Kontakt des Steckverbinders und Leiterbahn elektrisch miteinander kontaktiert werden. Andere Verfahren zur elektrischen Verbindung des Kontaktes des Steckverbinders mit der Leiterbahn sind ebenfalls denkbar, wie zum Beispiel Ultraschalllöten, elektrisches Verkleben oder dergleichen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Diese Ausgestaltungen sind alleine oder in Kombination miteinander realisierbar, wozu dies im Folgenden näher erläutert und anhand der Figuren beschrieben wird.
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1 und 2 zeigen, soweit im Einzelnen dargestellt, eine Antennenanordnung 1, die beispielsweise als fertiges Modul hergestellt und bereitgestellt werden kann, um an einem entsprechenden Einbauort eines Fahrzeuges montiert zu werden.
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Die Antennenanordnung 1 umfasst einen flexiblen Träger 2. Der Einsatz eines flexiblen Trägers ist wesentlich, da damit die Antennenanordnung 1 in gewünschter Weise den Geometrien des Einbauortes angepasst werden kann, die oftmals nicht planparallel sind.
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Auf dem flexiblen Träger ist ein Steckverbinder 3 angeordnet, der einen Kontakt 4 (oder gegebenenfalls auch mehrere Kontakte) aufweist. Der Kontakt 4 soll elektrisch mit einer Leiterbahn 5, die auf der einen Seite des flexiblen Trägers 2 vorhanden ist, kontaktiert werden. Hierzu stehen geeignete Verfahren, wie zum Beispiel verlöten, elektrisches Verkleben, Verpressen, Verstemmen oder dergleichen zur Verfügung.
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In einer einfachsten Ausgestaltung, die nicht in 1 dargestellt ist, wird der Steckverbinder 3 mit seiner Unterseite auf der Oberseite des flexiblen Trägers 2 angeordnet und festgelegt. Das Anordnen an dem gewünschten Ort kann manuell oder automatisiert erfolgen. Die Festlegung erfolgt durch solche Maßnahmen, die den einmal plazierten Steckverbinder 3 an seinem gewünschten Ort festhalten. Hierbei handelt es sich in besonders vorteilhafter Weise um einen Klebevorgang, da dieser schnell und unkompliziert, auch automatisiert, ausgeführt werden kann.
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Bei der Antennenanordnung 1 gemäß 1 ist jedoch vorgesehen, dass um den Steckverbinder 3 herum ein Rahmen 6 vorgesehen ist, wobei eine Vergussmasse 7 zwischen dem Innenbereich des Rahmens 6 und der äußeren Kontur eines Steckverbindergehäuses 8 des Steckverbinders 3 vorhanden ist. Eine solche Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass mit den Rahmen 6 die Stabilität des Bereiches des flexiblen Trägers 2, in dem der Steckverbinder 3 angeordnet ist, erhöht wird. Denn es ist erforderlich, über den Steckverbinder 3 Auszugskräfte zuzulassen, die es gestatten, dass auf den Steckverbinder 3 ein entsprechender Gegensteckverbinder aufgesteckt und vor allen Dingen auch wieder entfernt werden kann. Dabei muss unbedingt verhindert werden, dass der Steckverbinder 3 von der Oberseite des flexiblen Trägers losgerissen wird. Hierzu wird die mechanische Stabilität in besonders vorteilhafter Weise durch den Rahmen 6 und die Vergussmasse 7 erhöht. Gleichzeitig wird durch die Vergussmasse 7 sichergestellt, dass der Kontaktbereich, in dem der Kontakt 4 des Steckverbinders 3 mit der Leiterbahn 5 elektrisch kontaktiert ist, vor äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit, Verschmutzung und dergleichen, geschützt ist.
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Während 1 die optimale Ausgestaltung der Antennenanordnung 1 im Bereich des Steckverbinders 3 darstellt, wobei Dichtheit des Kontaktbereiches durch die Vergussmasse 7 und mechanisches Stabilität durch den Rahmen 6 gewährleistet sind, kann alternativ auch nur der Rahmen 6 oder nur die Vergussmasse 7 vorgesehen sein. Auch nur das Vorhandensein der Vergussmasse 7 kann je nach verwendetem Material und Erstreckung um den Steckverbinder 3 herum die erforderliche Dichtheit und mechanische Stabilität gewährleisten. Gleiches gilt für den Fall, dass nur der Rahmen 6 vorhanden ist. in diesem Fall entspricht in vorteilhafter Weise die Innenkontur des Rahmens 6 der Außenkontur des Steckverbindergehäuses 8. Aufgrund dieser Abstimmung und gegebenenfalls weiterer Maßnahmen (zum Beispiel Verkleben des Steckverbindergehäuses 8 mit dem Rahmen 6 oder Presspassung oder dergleichen) werden ebenfalls mechanische Stabilität und Dichtheit des Kontaktbereiches gewährleistet.
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2 zeigt gegenüber 1 eine ähnliche Antennenanordnung 1, wobei hier alternativ oder ergänzend zu der Antennenanordnung gemäß 1 Detailausgestaltungen des Rahmens 6 gezeigt sind. Zum einen ist das Steckverbindergehäuse 8 mit einem Vorsprung 10 versehen. Dieser Vorsprung kann, muss aber nicht auch bei der Antennenanordnung 1 gemäß 1 vorhanden sein. Mit diesem Vorsprung 10 lassen sich mehrere Funktionen realisieren, was im Folgenden beschrieben wird. Der Rahmen 6 weist einen Aufnahmebereich 11 auf. Im einfachsten Fall ist der Aufnahmebereich 11 des Rahmens 6 die Innenkontur eines einfach gestalteten ringförmigen Rahmens 6, wenn auch das Steckverbindergehäuse 8 zylinderförmig ausgestaltet ist. Wichtig ist auf jeden Fall, dass im einfachsten Fall die Außenkontur des Steckverbindergehäuses 8 der Innenkontur des Rahmens 6 entspricht.
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In 1 ist dargestellt, dass der Aufnahmebereich 11 durch einen etwa ringförmigen Rahmen gebildet ist, wobei dieser über zumindest einen Steg 12, vorzugsweise zwei, drei oder mehr Stege 12, mit dem äußeren Rahmen 6 verbunden ist. Diese Ausgestaltung hat mehrere Vorteile. Zum einen lässt sich ein äußerer Rahmen 6 mit einem inneren Rahmen, der über die Stege 12 verbunden ist, einfach, zum Beispiel aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren, herstellen. Dadurch wird bei größerer Kreisfläche zur Erzielung der gewünschten Stabilität Material eingespart. Außerdem ermöglichen es die Zwischenräume zwischen den Stegen 12 dort ein Dichtmaterial, wie zum Beispiel die Vergussmasse 7, einzubringen. Außerdem hat der über die Stege 12 verbundene innere Rahmen den Vorteil, dass er mit einer Unterbrechung versehen sein kann, in die der Vorsprung 10 des Steckverbindergehäuses 8 eingesetzt wird. Dadurch ist eine lagerichtige Anordnung des Steckverbinders 3 auf dem Träger 2 möglich. Wäre eine solche Ausnehmung in einem äußeren Rahmen bzw. nur in dem einzigen Rahmen 6 vorhanden, würde dies zu einer Materialschwächung und damit zu einer Herabsetzung der Stabilität führen.
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Während in 2 gezeigt ist, dass das Steckverbindergehäuse 8 in etwa zylinderförmig und dementsprechend auch die innere Kontur des Aufnahmebereiches 11 kreisförmig ausgestaltet ist, ist dies nur ein Ausführungsbeispiel. Andere Geometrien bzw. Querschnitte des Steckverbindergehäuses 8 und des Aufnahmebereiches 11 (oder wenn das Steckverbindergehäuse 8 direkt in den Rahmen 6 eingesetzt ist) sind denkbar.
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Hinsichtlich der Abdichtung des Kontaktbereiches zwischen Kontakt 4 und Leiterbahn 5 kann die Vergussmasse 7 eingesetzt werden. Alternativ oder ergänzend dazu ist es möglich, andere Dichtungen einzusetzen. Das Vergießen mit der Vergussmasse 7 ist jedoch besonders vorteilhaft, da eine solche Vergussmasse den Kontaktbereich vollständig umgibt und zusätzlich zur Erhöhung der mechanischen Stabilität herangezogen werden kann.
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Mit Blick auf 1 ist noch zu erwähnen, dass auf zumindest einer Seite des flexiblen Trägers 2, insbesondere der dem Steckverbinder 3 abgewandten Seite, eine Klebeschicht 9 angeordnet ist. Über diese Klebeschicht 9 kann die Antennenanordnung 1 am gewünschten Einbauort schnell und unkompliziert festgelegt werden. Die Klebeschicht 9 ist vor der Anordnung der Antennenanordnung 1 mit einer Deckschicht versehen, die abgezogen wird, wenn die Antennenanordnung 1 an dem gewünschten Einbauort angeordnet und festgelegt werden soll. Die Klebeschicht 9 kann vor der Montage der Antennenanordnung 1 auf dem flexiblen Träger 2 vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend dazu ist es auch denkbar, schon am Einbauort eine entsprechende Klebeschicht vorzusehen. So kann beispielsweise am Einbauort ebenfalls oder alleine eine Klebeschicht vorhanden sein, auf die dann der flexible Träger aufgebracht und damit festgelegt wird.
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Das neue Antennenkonzept beinhaltet ein Substrat in Form einer flexiblen Leiterplatte/FPC (FPC: flexible printed circuit), die direkt mit zumindest einem HF-Stecker und ggf. mit weiteren Bauteilen bestückt ist. Vorzugsweise werden diese Bauteile automatisch bestückt. Als Abdichtung können zum Beispiel Heißschmelzkleber auf PA-Basis oder Vergussmassen auf PU-Basis verwendet werden. Die flexible Leiterplatte/FPC kann auf einer Seite eine Klebeschicht zwecks Montage auf Fahrzeugteil aufweisen.
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Für bessere Stabilität und zwecks formschlüssiger Verbindung zwischen Verguss und Steckergehäuse weist der Steckersockel zumindest partiell oder umlaufend Vorsprünge auf.
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Als Fließbegrenzung für den Verguss kann ein Rahmen auf dem Antennensubstrat angeordnet werden, welches in besonders vorteilhafter Weise als Formstanzteil mit Klebeschicht ausgeführt wird. Weitere Varianten sind Aufbringen eines schnell trocknenden Klebers oder Vorbehandlung der Oberfläche des Substrats, die Fließen des Vergussmaterials über den gewünschten Bereich hinaus verhindert.
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In weiterer Ausgestaltung ist möglich, das Steckergehäuse und Rahmen als ein Bauteil auszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antennenanordnung
- 2
- Flexibler Träger
- 3
- Steckverbinder
- 4
- Kontakt
- 5
- Leiterbahn
- 6
- Rahmen
- 7
- Vergussmasse
- 8
- Steckverbindergehäuse
- 9
- Klebeschicht
- 10
- Vorsprung
- 11
- Aufnahmebereich
- 12
- Steg
