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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um insbesondere während des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs von einem Diagnosesystem des Kraftfahrzeugs erfasste Daten sowie die Position des Kraftfahrzeugs drahtlos übermitteln zu können, sind aus dem Stand der Technik bereits Kommunikationseinrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Eine derartige Kommunikationseinrichtung ist mit einem Anschlußstecker an ein fahrzeugseitiges Gegenelement in Form einer Buchse verbindbar, wobei die Buchse beispielsweise im Fußraumbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet und hinter einer Klappe oder in einem vor äußeren Umwelteinflüssen weitgehend geschützten separaten Fach angeordnet ist. Um einerseits die relevanten Daten des Diagnosesystems über ein Mobilfunknetz drahtlos übertragen zu können, und andererseits gleichzeitig die Position des Fahrzeugs ermitteln und ggf. ebenfalls übertragen zu können, weisen die bekannten Kommunikationseinrichtungen wenigstens zwei Antennen auf, wobei eine erste Antenne als Mobilfunkantenne, und eine zweite Antenne als Navigationsantenne, insbesondere als GPS-Antenne, ausgebildet ist. Die äußere Einfassung der Buchse ist bei einem derartigen Onboard-Diagnosesystem, welches auch als OBD2-System bekannt ist, trapezförmig ausgebildet. Um einen dauernden Verbleib der Kommunikationseinrichtung in dem Kraftfahrzeug ohne Beeinschränkung beispielsweise des Fußraumes realisieren zu können, ist es wesentlich, dass die Kommunikationseinrichtung einerseits einen möglichst kompakten Aufbau aufweist, und dass andererseits die Anordnung insbesondere der Mobilfunkantenne derart ist, dass auch unter ungünstigen Sende- bzw. Empfangsbedingungen eine zuverlässige Datenübertragung ermöglicht wird. Darüber hinaus soll die Kommunikationseinrichtung möglichst für unterschiedliche Fahrzeuge verwendbar sein, damit ein Hersteller der Kommunikationseinrichtungen diese mit einer möglichst geringen Typenvielfalt herstellen kann. Die aus dem Stand der Technik bekannten Kommunikationseinrichtungen sind sowohl hinsichtlich des möglichst kompakten Aufbaus, als auch der möglichst zuverlässigen bzw. sicheren Datenübertragung über die Mobilfunkantenne noch nicht optimal ausgebildet. Insbesondere besteht ein Zielkonflikt zwischen dem Wunsch eines möglichst kompakten Aufbaus der Kommunikationseinrichtung und einer möglichst guten Sende- sowie Empfangscharakteristik der Mobilfunkantenne.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei möglichst kompaktem Aufbau der Kommunikationseinrichtung eine sichere und zuverlässige Datenübermittlung insbesondere über die Mobilfunkantenne ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch eine Kombination einer besonders raumsparenden Anordnung wenigstens einer Leiterplatte in dem Gehäuse der Kommunikationseinrichtung in Verbindung mit einer speziellen Anordnung der Mobilfunkantenne die einander hinsichtlich der konstruktiven Auslegung widersprechenden Anforderungen an die Kommunikationseinrichtung erfüllen zu können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass einerseits die wenigstens eine Leiterplatte der Kommunikationseinrichtung senkrecht zu den der fahrzeugseitigen Buchse zugewandten Anschlussbereichen der Anschlusspins im Anschlußsteckerbereich des Gehäuses angeordnet ist, dass andererseits die beiden Antennen (Mobilfunkantenne und Navigationsantenne) auf der den Anschlusspins abgewandten Seite der wenigstens einen Leiterplatte angeordnet sind, und dass die als Mobilfunkantenne wirkende Antenne an einem den Anschlusspins gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses angeordnet ist. Eine derartige konstruktive Anordnung der wenigstens einen Leiterplatte und der beiden Antennen ermöglicht es einerseits, durch die Anordnung der Antennen an den dem Anschlussstecker abgewandten Endbereich des Gehäuses optimierte Empfangs- bzw. Sendeeigenschaften der Antennen zu realisieren, und andererseits durch die Anordnung der Leiterplatte senkrecht zu den Anschlusspins ein in der Höhe sehr kompakt bauendes Gehäuse zu realisieren, das beispielsweise in einem von einem Deckel verschließbaren Hohlraum im Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Eine Optimierung der Sende- und Empfangseigenschaften der Mobilfunkantenne bei Minimierung des Bauraums des Gehäuses wird erzielt, wenn die Sende- und Empfangsfläche der Mobilfunkantenne vorzugsweise parallel zu der wenigstens einen Leiterplatte und in unmittelbarer Nähe zu einer Abschlusswand des Gehäuses angeordnet ist.
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Um ein besonders kompakt bauendes Gehäuse ausbilden zu können, dessen Querschnittsfläche zumindest im Wesentlichen nicht über den Querschnitt des Anschlusssteckers des Gehäuses herausragt, wird vorgeschlagen, die zum Betrieb der Kommunikationseinrichtung erforderlichen elektronischen Bauteile auf zwei, parallel zueinander angeordneten Leiterplatten zu verteilen, und die zweite Antenne, die als Navigationsantenne dient, innerhalb einer äußeren Umfangskontur der ersten Antenne (Mobilfunkantenne) auf der zugewandten Seite der Leiterplatten anzuordnen.
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Um den Abstand zwischen einer Leiterplatte und der ersten, als Mobilfunkantenne dienenden Antenne zu überbrücken, um dadurch eine Anordnung der zweiten Antenne (Navigationsantenne) in dem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und der ersten Antenne zu ermöglichen, und gleichzeitig eine möglichst einfache Anbindung der ersten Antenne an die Leiterplatte zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass die Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne über in Richtung einer Leiterplatte ragende Anschlussbereiche mit einer Leiterplatte verbunden ist.
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Da die erste Antenne mit ihrer Sende- und Empfangsfläche aus Gründen des kompakten Aufbaus maximal lediglich etwas über die äußere Kontur des Anschlusssteckers herausragt, weist die Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne eine relativ kleine Fläche zum Senden bzw. Empfangen auf. Um diese relativ kleine Fläche dahingehend zu optimieren, dass verbesserte Sende- bzw. Empfangseigenschaften ermöglicht werden, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Anschlussbereiche, die zum Verbinden der ersten Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne mit der Leiterplatte dienen, zumindest bereichsweise als zweite Sende- und Empfangsfläche ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung wird durch eine flächenmäßige Vergrößerung der Anschlussbereiche ermöglicht. Da diese Anschlussbereiche in einer senkrecht zur ersten Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne bzw. senkrecht zu den Leiterplatten verlaufenden Richtung angeordnet sind, benötigen derartige, in der Fläche vergrößerte Anschlussbereiche keinen zusätzlichen, den Querschnitt des Gehäuses vergrößernden Bauraum.
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Insbesondere in Verbindung mit OBD2-Anwendungen ist es vorgesehen, dass der Anschlußsteckerbereich des Gehäuses, die die beiden Antennen umgebende Umfangskontur des Gehäuses sowie die Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne jeweils eine trapezförmige Außenkontur aufweisen. Damit wird eine mit Blick auf den Querschnitt des Gehäuses optimierte Bauform geschaffen, bei der es beispielsweise je nach Ausbildung der fahrzeugseitigen Buchse für die Verbindung mit dem Anschlußstecker der Kommunikationseinrichtung möglich ist, das Gehäuse der Kommunikationseinrichtung in einem Bereich außerhalb des Anschlußsteckers teilweise innerhalb der Kontur der Buchse anzuordnen, falls der der Buchse zugewandte Bereich des Gehäuses keine größere Umfangsfläche aufweist als die entsprechende Aufnahmekontur der Buchse am Fahrzeug.
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Dadurch, dass die als Navigationsantenne dienende zweite Antenne von der größeren, als Mobilfunkantenne dienenden ersten Antenne mit ihrer ersten Sende- und Empfangsfläche überdeckt ist, werden die Sende- bzw. Empfangseigenschaften der zweiten Antenne verschlechtert. Um aufgrund der aus raumökonomischen Gründen gewollten Anordnung der beiden Antennen trotzdem relativ gute Sende- bzw. Empfangseigenschaften der zweiten Antenne (Navigationsantenne) zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass die erste Antenne im Bereich der ersten Sende- und Empfangsfläche, wie an sich bekannt, einen Schlitz aufweist. Die Anordnung der zweiten Antenne wird vorteilhafterweise zur Erreichung des genannten Ziels dadurch realisiert, dass die zweite Antenne zumindest teilweise fluchtend zum Schlitz angeordnet ist. Dadurch wird trotz der ersten Sende- und Empfangsfläche der ersten Antenne eine relativ gute Sende- und Empfangsmöglichkeit für die erste Antenne durch die freie Empfangs- und Sendemöglichkeit im Bereich des Schlitzes ermöglicht.
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Die soweit beschriebene Kommunikationseinrichtung weist wunschgemäß einen besonders kompakten Aufbau auf. Dies hat jedoch bei der Montage bzw. insbesondere bei der Demontage der Kommunikationseinrichtung bzw. deren Gehäuse an der fahrzeugseitigen Buchse den Nachteil, dass das Gehäuse der Kommunikationseinrichtung von einem Bediener oftmals nur schwer zu greifen ist bzw. die zum Lösen der Kommunikationseinrichtung von der fahrzeugseitigen Buchse erforderlichen Lösekräfte nur sehr schwierig auf das Gehäuse zu übertragen sind. Um diesen Nachteil im Handling aufgrund des kompakten Aufbaus des Gehäuses der Kommunikationseinrichtung auszugleichen, ist es vorgesehen, dass zwischen den beiden Antennen in einer parallel zu den Leiterplatten verlaufenden Richtung in dem Gehäuse eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, die von einem Durchgangselement begrenzt ist. Eine derartige Durchgangsöffnung ermöglicht es, beispielsweise ein Hilfselement in Form eines Schraubendrehers, eines Drahts oder ähnlichem durch das Gehäuse hindurchzuführen, um damit über das Hilfselement eine größere Zugkraft auf das Gehäuse in Löserichtung von der fahrzeugseitigen Buchse aufbringen zu können. Dabei ist es selbstverständlich vorgesehen, dass durch eine entsprechende Ausgestaltung des Durchgangselements, beispielsweise aus einem entsprechend harten bzw. festen Kunststoff, eine Beschädigung des Gehäuses zumindest weitgehend vermieden wird, um eine mehrmalige Verwendung der Kommunikationseinrichtung ermöglichen zu können.
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In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung des zuletzt genannten Vorschlags ist es vorgesehen, dass das Durchgangselement zumindest bereichsweise lichtleitend ausgebildet ist. Eine derartige lichtleitende Ausbildung wird z.B. durch eine Verwendung eines transparenten Kunststoffmaterials oder durch Lichtkanäle ermöglicht. Die lichtleitende Ausbildung der Durchgangselements ermöglicht es, beispielsweise über eine auf der Leiterplatte angeordnete Leuchtdiode oder ähnlichem dem Bediener zu signalisieren, ob beispielsweise die Kommunikationseinrichtung richtig mit der fahrzeugseitigen Buchse kontaktiert ist. Dies wird beispielsweise durch ein grünes, von dem Bediener über das Durchgangselement erkennbares Licht signalisiert. Auch können ggf. andere optische Signale, die entsprechend dechiffriert werden können, über das optisch leitende Durchgangselement übermittelt werden.
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Zur lagerichtigen Positionierung der beiden Leiterplatten und zur Vermeidung von auf die Leiterplatten wirkenden Biegespannungen kann es vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Leiterplatten ein Abstandsrahmen angeordnet ist, an dessen gegenüberliegend angeordneten Stirnseiten die beiden Leiterplatten anliegen.
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Zur weiteren Reduzierung der Baugröße des Gehäuses der Kommunikationseinrichtung sowie zur Möglichkeit der Verwendung standardisierter elektronischer Baugruppen kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass zwischen der Durchgangsöffnung und der der ersten Antenne (Mobilfunkantenne) zugewandten Leiterplatte ein mit der Leiterplatte verbundenes elektronisches Modul für die beiden Antennen angeordnet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine in teilweise transparenter Darstellung gezeigte erste Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs in perspektivischer Ansicht,
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2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf die Kommunikationseinrichtung gemäß 1,
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3 eine perspektivische Ansicht auf die Anordnung zweier Antennen der Kommunikationseinrichtung gemäß der 1 und 2 mit lediglich teilweiser Darstellung des Gehäuses der Kommunikationseinrichtung,
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4 in teilweise transparenter Darstellung eine zweite Kommunikationseinrichtung für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs mit gegenüber 1 verkleinerter Durchgangsöffnung in seinem oberen Gehäusebereich in perspektivischer Darstellung und
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5 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Anordnung der beiden Antennen der Kommunikationseinrichtung gemäß 4 in perspektivischer Darstellung.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In den 1 bis 3 ist eine erste Kommunikationseinrichtung 10 für ein Diagnosesystem eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Die Kommunikationseinrichtung 10 ist insbesondere in Verbindung mit einer fahrzeugseitigen Buchse bzw. einem nicht gezeigten fahrzeugseitigen Gegenstecker, der beispielsweise im Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, Bestandteil eines sogenannten OBD2(Onboard-Diagnose)-Systems. Dabei dient die Kommunikationseinrichtung 10 dazu, auf dem Funkweg Daten, die das Diagnosesystem des Kraftfahrzeugs bereitstellt, an externe Stellen zu übermitteln sowie die Position des Fahrzeugs satellitengestützt zu bestimmen und die entsprechenden Positionsdaten ggf. ebenfalls zu übermitteln.
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Die Kommunikationseinrichtung 10 weist ein insbesondere aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 11 auf, das im Wesentlichen aus zwei Gehäuseabschnitten 12, 13 besteht. Der erste, als Anschlußstecker dienende Gehäuseabschnitt 12 ist insbesondere dazu ausgebildet, mit der fahrzeugseitigen Buchse verbunden zu werden. Hierzu weist der erste Gehäuseabschnitt 12 eine insbesondere im Querschnitt trapezförmige Steckerumrandung 15 auf, die dazu ausgebildet ist, in der 5 erkennbare Anschlusspins 16 aufzunehmen. Die Anschlusspins 16 weisen in entsprechende buchsenartige Gegenöffnungen des Gegensteckers hineinragende Anschlussbereiche 17 auf, die stiftförmig, vorzugsweise mit rechteckförmigem Querschnitt, ausgebildet sind. Die Anschlussbereiche 17 der Anschlusspins 16 verlaufen parallel zu einer Montagerichtung 24 des Gehäuseabschnitts 12 zum fahrzeugseitigen Gegenstecker.
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An den der fahrzeugseitigen Gegenstecker bzw. Buchse abgewandten Bereich des ersten Gehäuseabschnitts 12 schließt sich der zweite Gehäuseabschnitt 13 an, der der Aufnahme der Elektronik der Kommunikationseinrichtung 10 dient. Wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, ist auch der zweite Gehäuseabschnitt 13 mit einer im Querschnitt trapezförmigen äußeren Umfangskontur 18 versehen, die beispielhaft etwas über die äußere Umfangskontur bzw. der Steckerumrandung 15 des ersten Gehäuseabschnitts 12 hinausragt.
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Innerhalb des zweiten Gehäuseabschnitts 13 sind zwei parallel zueinander angeordnete Schaltungsträger in Form von Leiterplatten 21, 22 zur Aufnahme von elektronischen Bauelementen 23 angeordnet, die darüber hinaus senkrecht zu den Anschlussbereichen 17 der Anschlusspins 16 verlaufen. Dabei dient die dem ersten Gehäuseabschnitt 12 zugewandte erste Leiterplatte 21 gleichzeitig der Befestigung bzw. Kontaktierung der Anschlusspins 16.
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Auf der der ersten Leiterplatte 21 abgewandten Seite der zweiten Leiterplatte 22 sind innerhalb der Umfangskontur der zweiten Leiterplatte 22 zwei Antennen 25, 26 angeordnet. Die erste Antenne 25 ist als Mobilfunkantenne ausgebildet und weist eine erste Sende- und Empfangsfläche 28 auf, die ebenfalls trapezförmig entsprechend der Umfangskontur 18 des zweiten Gehäuseabschnitts 13 mit geringem Abstand zu dieser ausgebildet ist.
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Wie insbesondere anhand der 1 erkennbar ist, ist die für die Funktion bzw. die Sende- und Empfangseigenschaften wesentliche erste Sende- und Empfangsfläche 28 der ersten Antenne 25 in maximalem Abstand zur zweiten Leiterplatte 22 an dem den Anschlusspins 16 bzw. dem ersten Gehäuseabschnitt 12 abgewandten Endbereich 30 des Gehäuses 11 angeordnet, wobei die erste Sende- und Empfangsfläche 28 parallel und nahe der dem ersten Gehäuseabschnitt 12 abgewandten stirnseitigen Abschlusswand 27 des zweiten Gehäuseabschnitts 13 verläuft.
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Ein im Bereich der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 ausgebildeter Schlitz 29 dient der Feinabstimmung der Sende- und Empfangseigenschaften der ersten Antenne 25. In Richtung der zweiten Leiterplatte 22 sind an der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 an gegenüberliegenden Seiten, im Ausführungsbeispiel im Bereich der Schmalseiten der ersten Sende- und Empfangsfläche 28, zwei Anschlussbereiche 31, 32 einstückig angeformt, deren der zweiten Leiterplatte 22 zugewandte Endbereiche umgebogene Anschlussfüßchen 33 aufweisen, die dazu ausgebildet sind, mit der zweiten Leiterplatte 22 bzw. einem auf der zweiten Leiterplatte 22 auf der der ersten Leiterplatte 21 abgewandten Seite angeordneten elektronischen Modul 35 stromleitend verbunden zu werden.
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Wie insbesondere anhand der Darstellung der 1 und 3 erkennbar ist, sind die der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 zugewandten Bereiche der Anschlussbereiche 33 in ihrer Breite und somit ihrer Fläche vergrößert ausgebildet, derart, dass diese Bereiche als zweite Sende- und Empfangsfläche 38, 39 wirken.
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Seitlich neben dem Modul 35 ist die zweite Antenne 26 angeordnet, die als Navigationsantenne, insbesondere als GPS-Antenne, ausgebildet ist. Die zweite Antenne 26 ist ebenfalls stromleitend mit dem Modul 35 verbunden und in Überdeckung bzw. fluchtend zu einem Teilbereich 41 des Schlitzes 29 angeordnet. Weiterhin ist die zweite Antenne 26 innerhalb der Umfangskontur 34 der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 angeordnet.
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Zwischen der Oberseite des Moduls 35 und der Unterseite der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 ist ein vorzugsweise lichtleitend ausgebildetes, aus (transparentem) Kunststoff bestehendes Durchgangselement 45 im Gehäuse 11 angeordnet. Das Durchgangselement 45 bildet eine Durchgangsöffnung 46 aus, die parallel zu den beiden Leiterplatten 21, 22 bzw. senkrecht zur Erstreckung der Anschlusspins 16 verläuft.
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Zwischen den beiden Leiterplatten 21, 22 ist darüber hinaus, wie insbesondere anhand der 4 erkennbar ist, ein Abstandsrahmen 48 angeordnet, an dessen beiden gegenüberliegenden Stirnflächen 49, 50 die Leiterplatten 21, 22 anliegen.
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Mittels aus Blech bestehender Klammerelemente 51, 52 sind die beiden Leiterplatten 21, 22 gegen den ersten Gehäuseabschnitt 12 des Gehäuses 11 axial verspannt.
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Die in den 4 und 5 dargestellte zweite Kommunikationseinrichtung 10a unterscheidet sich von der Kommunikationseinrichtung 10 dadurch, dass die Größe des Durchgangselements 45a zwischen dem Modul 35 und der ersten Sende- und Empfangsfläche 28 verkleinert ist sowie in Erstreckung der Durchgangsöffnung 46a einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
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Die soweit beschriebenen Kommunikationseinrichtung 10, 10a kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt und modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
