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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte zur Verbindung mit einer Matrix von Kontaktstiften von elektrischen Steckern sowie ein System aus der Leiterplatte und einem elektrischen Stecker.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen wird eine Vielzahl von auf Leiterplatten angeordneten elektronischen Bauteilen verbaut, die für eine Vielzahl von Funktionen des Kraftfahrzeuges zuständig sind. Unter anderem wird bei modernen Kraftfahrzeugen der komplette Vorgang der Zugriffsberechtigungsprüfung, des Öffnens und des Verschließens des Kraftfahrzeuges über ein elektronisches Steuerungssystem verwaltet. Eine Vielzahl von Bauteilen eines Kraftfahrzeuges wird von Automobilzulieferern hergestellt und zur Montage an Automobilhersteller geliefert. Um die Kosten für die Entwicklung und die Fertigung von Kfz-Bauteilen gering zu halten, sind die Automobilzulieferer bemüht, Bauteilgruppen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Automobil-Modellen nutzen zu können. Dies wird jedoch durch die unterschiedliche „Infrastruktur“ der unterschiedlichen Automobil-Modelle der Automobilhersteller erschwert. Beispielsweise wird die Verkabelung innerhalb eines Kraftfahrzeuges bei unterschiedlichen Automobilherstellern vollkommen anders gehandhabt. Insbesondere der Anschluss von elektronischen Bauteilen bzw. von Leiterplatten, auf denen die elektronischen Bauelemente angeordnet sind, wird bei den unterschiedlichen Automobilherstellern unterschiedlich gehandhabt. So nutzt Automobilhersteller A beispielsweise zum Anschluss von Leiterplatten mit elektronischen Bauelementen an die Verkabelung des Kraftfahrzeuges einen elektrischen Stecker mit zehn Kontaktstiften, die beispielsweise X1 mm voneinander beabstandet sind. Automobilhersteller B nutzt jedoch einen elektrischen Stecker mit nur sechs Kontaktstiften, die X2 mm voneinander beabstandet sind. Um die Leiterplatten an die unterschiedlichen Infrastrukturen bei unterschiedlichen Automobilherstellern anbinden zu können, ist es notwendig, für jedes Modell bzw. jeden Automobilhersteller andere Leiterplatten zu verwenden, um diese mit den elektrischen Steckern verwenden zu können. Dies erhöht die Fertigungskosten, da die Herstellung von mehreren Leiterplatten mit unterschiedlichem Layout in geringerer Stückzahl notwendig ist. Ferner ist die Lagerhaltung von einer Mehrzahl von Leiterplatten notwendig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterplatte bereitzustellen, die mit einer Mehrzahl von elektrischen Steckern mit unterschiedlichen Kontaktstiften verbindbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leiterplatte gemäß Patentanspruch 1. Die erfindungsgemäße Leiterplatte zur Verbindung mit einer Matrix von Kotaktstiften von elektrischen Steckern umfasst eine Mehrzahl von Kontaktelementgruppen mit jeweils einer Mehrzahl von Kontaktelementen zur elektrischen Kupplung mit einem Kontaktstift eines elektrischen Steckers. Die Kontaktelemente einer Kontaktelementgruppe sind über eine Leiterbahn miteinander und mit einem elektronischen Bauelement auf der Leiterplatte gekoppelt. Mit anderen Worten, jede der vorgenannten Leiterbahnen umfasst eine Mehrzahl von Kontaktelementen oder ist mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen gekoppelt, diese sind quasi „in Reihe“ angeordnet. Erfindungsgemäß sind die vorgenannten Kontaktelemente der Kontaktelementgruppen derart angeordnet, dass sich in einer X-Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zu der Erstreckungsrichtung der Kontaktstifte verläuft, der Leiterplatte erstreckende Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen ausgebildet sind, deren Kontaktelemente mit Kontaktstiften eines elektrischen Steckers elektrisch koppelbar sind. Jede Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe umfasst ein Kontaktelement der mehreren Kontaktelementgruppen, wobei es von der genauen Gestaltung der Leiterplatte und der an diese anzuschließenden elektrischen Stecker abhängig ist, ob jede Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe die gleiche Anzahl von Kontaktelementen umfasst. Jede der Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen ist bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte einem elektrischen Stecker zugeordnet, so dass an die erfindungsgemäße Leiterplatte so viele unterschiedliche elektrische Stecker angebunden werden können, wie Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen gebildet sind, wobei deren Anzahl abhängig ist von der Anzahl der Kontaktelemente pro Kontaktelementgruppe.
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Weist die Leiterplatte beispielsweise vier Kontaktelementgruppen mit jeweils drei Kontaktelementen auf, können diese derart angeordnet sein, dass drei Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen auf der Leiterplatte ausgebildet sind, die jeweils mit einem elektrischen Stecker mit einer speziellen Matrix von Kontaktstiften verbunden werden können. Die erfindungsgemäße Leiterplatte macht es überflüssig, dass zum Verbinden der Leiterplatte mit unterschiedlichen Typen von elektrischen Steckern unterschiedliche Leiterplatten mit unterschiedlichen Layouts verwendet werden müssen. Zwar weist die erfindungsgemäße Leiterplatte ggf. mehr Kontaktelemente auf, als dies eine Leiterplatte tut, die lediglich mit einem Typ von elektrischem Stecker verbindbar ist, jedoch wird dieser Nachteil durch die zahlreichen Vorteile der erfindungsgemäßen Leiterplatte wettgemacht. Diese kann mit einer Mehrzahl von elektrischen Steckern verbunden werden, wobei die Anzahl der elektrischen Stecker theoretisch lediglich durch die Anordnung und Anzahl der Kontaktelemente bzw. deren Anordnung auf bzw. an Leiterbahnen abhängig ist. Die Vorratshaltung mehrerer unterschiedlicher Leiterplatten entfällt, auch die Herstellung unterschiedlicher Leiterplatten ist nicht mehr notwendig.
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Die genaue Anordnung der Kontaktelemente, und somit die räumliche Ausgestaltung der Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen, ist abhängig von der Anordnung der Kontaktstifte der unterschiedlichen zu kontaktierenden elektrischen Stecker. Beispielsweise ist es denkbar, dass der zu verbindende Stecker A vier Kontaktstifte mit einem Abstand von beispielsweise 8 mm aufweist, der zweite zu verbindende Stecker zwei Kontaktstifte mit einem Abstand von lediglich 2 mm aufweist. In einem solchen Fall können die Kontaktelemente einer Kontaktelementgruppe beispielsweise nebeneinander angeordnet sein. Dies bedingt, dass die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen keinen Versatz in einer zu der X-Richtung orthogonalen Y-Richtung aufweisen.
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In der Praxis verhält es sich jedoch regelmäßig so, dass die Unterschiede bei der Beabstandung der Kontaktstifte bei unterschiedlichen elektrischen Steckern nicht so groß sind, wie dies bei dem vorgenannten Fall beispielhaft dargelegt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es daher vorgesehen, dass die Kontaktelemente der Kontaktelementgruppen derart angeordnet sind, dass die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen mehrreihig angeordnet sind, so dass beispielsweise Reihe A mit Stecker A verbindbar ist und Reihe B mit Stecker B.
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Die Ausrichtung der vorgenannten Reihen aneinander ist unter anderem davon abhängig, wie viel Raum auf der Leiterplatte verfügbar ist. Um die Kontaktstifte eines elektrischen Steckers besonders einfach und rasch mit den Kontaktelementen einer Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe verbinden zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen parallel zueinander angeordnet sind.
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Die Kontaktierung zwischen den Kontaktstiften und den Kontaktelementen der Leiterplatte kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kontaktelemente als Löt- oder Press-Fit-Kontaktelemente ausgebildet sind, d. h. als solche Kontaktelemente, die mit den Kontaktstiften durch Verlöten oder Press-Fit verbunden werden können. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Leiterplatte ist die Kontaktierung besonders einfach und rasch durchzuführen.
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Die Kontaktstifte können so ausgebildet sein, dass nur ein vorderer freier Kontaktbereich vorhanden ist. In einem solchen Fall ist es unerheblich, wenn ein Kontaktstift mit dem nicht kontaktfähigen Bereich über beispielsweise ein Kontaktelement oder eine Leiterbahn geführt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es jedoch vorgesehen, dass die Kontaktelemente einer Kontaktelementgruppe derart in X-Richtung voneinander beabstandet sind, dass in einer zur X-Richtung orthogonalen Y-Richtung nur eines der Kontaktelemente einer Kontaktelementgruppe mit einem Kontaktstift eines elektrischen Steckers koppelbar ist. In einem solchen Fall ist es nicht notwendig, dass die Kontaktstifte kontaktunfähige Bereiche, also isolierte Bereiche, aufweisen, da in der Y-Richtung nur ein Kontaktelement kontaktierbar ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein System umfassend die vorgenannte Leiterplatte sowie einen elektrischen Stecker, wobei der Stecker eine Matrix von Kontaktstiften umfasst, die in einer X-Richtung voneinander beabstandet sind, wobei der Stecker derart angeordnet ist, dass die Kontaktstifte mit den Kontaktelementen einer Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe der Leiterplatte elektrisch koppelbar sind.
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Im Nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Leiterplatte anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher
- 1, 2 und 3 verschiedene Systeme Stecker/Leiterplatte mit aus dem Stand der Technik bekannten Leiterplatten zeigen,
- 4 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte sowie des Systems zeigt,
- 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte sowie des Systems zeigt,
- 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte sowie des Systems zeigt, und
- 7 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte sowie des Systems zeigt.
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1 zeigt ein System aus einer Leiterplatte 20 und einem elektrischen Stecker 40 nach dem Stand der Technik. Die Leiterplatte 20 ist in einem Gehäuse 10 mit einer Gehäuseöffnung 12 angeordnet, bei welcher der elektrische Stecker 40 befestigt ist, welcher der Übersicht halber lediglich schematisch angedeutet ist. In dem Stecker 40 sind vier Kontaktstifte 41a - 41d angeordnet, die mit entsprechenden Kontaktelementen 23a - 23d elektrisch gekoppelt sind, wobei dies beispielsweise über eine Lötung oder eine Press-Fit-Verbindung vorgenommen werden kann. Die Kontaktelemente 23a - 23d sind mit Leiterbahnen 30a-30d verbunden, die wiederum mit Anschlüssen 22a - 22d eines auf der Leiterplatte 20 befestigten elektronischen Bauelements 21 verbunden sind.
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2 zeigt ein weiteres System Leiterplatte/elektrischer Stecker gemäß dem Stand der Technik. Auch bei diesem System ist der elektrische Stecker über vier Kontaktstifte 42a - 42d mit vier Kontaktelementen 24a - 24d der Leiterplatte 20 verbunden. Da die Anordnung der Kontaktstifte 42a - 42d in dem elektrischen Stecker jedoch von der Anordnung, wie sie in 1 gezeigt ist, abweicht, müssen die Kontaktelemente 24a - 24d anders angeordnet sein, als dies bei dem in 1 gezeigten System der Fall ist.
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3 zeigt ein weiteres System nach dem Stand der Technik, bei dem die Kontaktstifte 51a-51d wieder anders ausgebildet sind, was wiederum eine andere Anordnung von Kontaktelementen 25a - 25d bedingt. Die unterschiedliche Anordnung der Kontaktelemente bedingt bei den in den 1 - 3 gezeigten Systemen auch eine unterschiedliche Anordnung der die Kontaktelemente mit dem elektronischen Bauelement verbindenden Leiterbahnen.
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Es ist aus den 1 - 3 ersichtlich, dass die jeweils gezeigten Leiterplatten mit ihren Kontaktelementen jeweils nur für die dargestellten elektrischen Stecker verwendet werden können, und zwar aufgrund der Anordnung der Kontaktstifte innerhalb des Steckers.
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4 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte, welche zur Verbindung mit elektrischen Steckern mit einer unterschiedlichen Anordnung der Kontaktstifte ausgelegt ist. In dem in 4 gezeigten Fall ist die Leiterplatte zur Verbindung mit den in 3 und 2 gezeigten elektrischen Steckern ausgelegt. Dazu weist die Leiterplatte 20 vier Kontaktelementgruppen 64a, 65a - 64d, 65d auf, die über jeweils eine Leiterbahn 33a - 33d mit den Anschlüssen 22a - 22d des elektronischen Bauelements 21 verbunden sind. Jeweils ein Kontaktelement der vier Kontaktelementgruppen bildet eine Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe 64a - 64d, 65a - 65d, die jeweils zur Verbindung mit einem elektrischen Stecker ausgebildet ist. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe 64a - 64d zur Verbindung mit einem in 2 gezeigten elektrischen Stecker ausgebildet, die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppe 65a - 65d zur Verbindung mit einem in 3 gezeigten elektrischen Stecker.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leiterplatte, bei welcher die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen 64a - 64d, 65a - 65d als zwei parallele Reihen ausgebildet sind, wobei die Kontaktelemente der verschiedenen Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen in Einsteckrichtung des elektrischen Steckers derart auf der Leiterplatte angeordnet sind, dass in Einsteckrichtung (Y-Richtung) keine zwei Kontaktelemente hintereinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine einfache Verbindung zwischen Leiterplatte und Kontaktstiften des elektrischen Steckers von Bedeutung. Auch die in 5 gezeigte Leiterplatte ist aufgrund der Anordnung der Kontaktelemente auf der Leiterplatte für eine Verbindung mit den in 2 und 3 gezeigten elektrischen Steckern geeignet. Dass die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen parallel angeordnet sind ist für die Erfindung nicht wesentlich, jedoch aus praktischen (fertigungstechnischen) Gründen bevorzugt. Auch ist es nicht wesentlich, dass alle Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen die gleiche Anzahl an Kontaktelementen umfasst, da es denkbar ist, dass ein Automobilhersteller A elektrische Stecker mit mehr/weniger Kontaktstiften nutzt als ein Hersteller B. Eine entsprechende Abweichung kann sich auch bei unterschiedlichen Modellen eines Automobilherstellers ergeben.
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In 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei welcher angedeutet ist, dass die Kontaktstifte auch derart mit den Kontaktelementen verbunden sein können, dass diese noch über die Kontaktelemente in Einsteckrichtung hinausragen. Es ist also nicht unbedingt notwendig, dass die Länge der Kontaktstifte an die Position der Kontaktelemente auf der Leiterplatte angepasst wird, solange die Anordnung der Kontaktelemente, und damit der Leiterbahnen, entsprechend gewählt ist.
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7 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei welcher die Kontaktelementgruppen sowie die Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen besonders hervorgehoben sind. Bei dieser vierten Ausführungsform umfasst die Leiterplatte vier Kontaktelementgruppen 80a - 80d, deren Kontaktelemente 63a, 64a, 65a - 63d, 64d, 65d derart auf der Leiterplatte angeordnet sind, dass diese drei in Reihen angeordnete Kontaktstift-Kontaktierungsgruppen 90a - 90c ausbilden, deren Kontaktelemente 63a - 63d, 64a - 64d sowie 65a - 65d jeweils zur Verbindung mit einem der in den 1 - 3 gezeigten elektrischen Steckern geeignet sind.
