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Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit einer Leiterplatte und mit einem die Leiterplatte in einer Montagestellung tragenden Leiterplattenträger, wobei die Leiterplatte zumindest eine Öffnung aufweist, durch die sich ein Befestigungszapfen des Leiterplattenträgers erstreckt, der relativ zur Leiterplatte fixiert gehalten ist.
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Aus der
DE 10 2013 208 984 A1 ist eine gattungsgemäße Leiterplattenanordnung bekannt geworden, bei der ein Befestigungszapfen eines einen Leiterplattenträger darstellenden Gehäuseunterteils durch eine Aussparung einer Leiterplatte hindurchgesteckt ist. Eine Sicherungsscheibe ist auf dem Befestigungszapfen festgeklemmt und hält die Leiterplatte in Anlage an einem Abstandshalter, der von einer Basis des Befestigungszapfens gebildet ist. Das Anbringen einer separaten Sicherungsscheibe erfordert einen eigenen Montagevorgang, der bei beengten Platzverhältnissen nur unter erschwertem Zugang und mit einem Montagewerkzeug vorgenommen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Leiterplattenanordnung bereitzustellen, die im Hinblick auf die Befestigung der Leiterplatte an dem Leiterplattenträger verbessert ist. Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplattenanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Dadurch, dass die Leiterplatte eine Halterung im Bereich der zumindest einen Öffnung oder jeder Öffnung aufweist, ist bei der Montage oder Anbringung der Leiterplatte an dem Leiterplattenträger ein zusätzliches Halterungsteil wie z. B. eine Sicherungsscheibe oder ein anderweitiges Klemmteil, das als separates Teil anzubringen und korrekt zu positionieren ist, nicht erforderlich. Die Halterung ist an der Leiterplatte fixiert. Damit wird beim Einstecken des Befestigungszapfens durch die zugeordnete Öffnung und beim Annähern der Leiterplatte an den Leiterplattenträger jeder Befestigungszapfen mittels der Halterung ohne weiteres fixiert. Im Vergleich mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Anbringen einer Sicherungsscheibe ist eine separate Handhabung der Halterung mit einem Werkzeug nicht erforderlich. Die Zustellbewegung der Leiterplatte gegen den Leiterplattenträger erfolgt in Richtung des Betätigungszapfens. Eine Querbewegung oder dergleichen für eine endgültige Halte- oder Fixierposition des Betätigungszapfens wird nicht benötigt.
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Die Leiterplatte kann mehrere solche Öffnungen für einen jeweiligen Befestigungszapfen und jeweils eine Halterung zum Fixieren des Befestigungszapfens in Zuordnung zu der jeweiligen Öffnung aufweisen. Die Öffnung ist insbesondere ein rundes Loch wie z. B. eine Bohrung, kann aber auch einen anderen Querschnitt aufweisen und kann z. B. ein Langloch sein. Der Befestigungszapfen kann darin mit geringem Spiel oder auch mit größeren Spiel aufgenommen sein, um einen Toleranzausgleich bei einer größeren Anzahl von Befestigungszapfen und zugeordneter Öffnungen zu ermöglichen.
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Eine solche Leiterplatte, Platine oder PCB (printed circuit board) stellt einen Träger für elektronische Bauteile dar und kann auch andere Bauteile wie z. B. LEDs und optische Bauteile wie Linsen tragen, die Teile einer Beleuchtungseinrichtung sind.
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Zweckmäßigerweise hält die Halterung den Befestigungszapfen mittels Kraft- oder Reibschluss fixiert. Der Befestigungszapfen ist beispielsweise stabförmig oder zylindrisch geformt und ist insbesondere ein zylindrischer Stift, der von der Leiterplatte senkrecht vorragt. An der zylindrischen Oberfläche des Befestigungszapfens ist die Halterung im Eingriff.
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Alternativ hierzu oder zusätzlich kann die Halterung den Befestigungszapfen auch mittels Formschluss fixiert halten. Hierfür weist der Befestigungszapfen zumindest eine Rastformung wie z. B. eine insbesondere ringförmig umlaufende Einschnürung oder Vertiefung auf, in die die Halterung fixierend eingreift.
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Die Fixierung des Befestigungszapfens erfolgt z. B. mittels Klemmeingriffs der Halterung. Der Klemmeingriff erfolgt insbesondere mit einem federelastisch gegen den Befestigungszapfen vorgespannten Mittel. Insbesondere enthält die Halterung zumindest eine Klemmfeder. Die Klemmfeder liegt an dem Befestigungszapfen unter Federvorspannung an und greift in die Rastformung ein, wenn der Befestigungszapfen diese Rastformung aufweist.
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Zweckmäßigerweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Halterung elektrische Kontakte aufweist, die vor der Montage der Leiterplatte an den Leiterplattenträger geschlossen sind und die in Montagestellung der Leiterplatte von dem durch die Öffnung ragenden Befestigungszapfen geöffnet sind. Der Befestigungszapfen ist elektrisch nichtleitend gebildet, so dass durch ihn eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den geöffneten Kontakten nicht hergestellt wird.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Leiterplatte eine elektrische Schaltung zum Detektieren der Kontaktstellung der Kontakte der Halterung. Die mit den Kontakten verbundene elektrische Schaltung detektiert, ob die Kontakte geöffnet oder geschlossen sind. Die Schaltung kann somit Auskunft geben, ob der Befestigungszapfen an der Halterung korrekt gehalten ist und somit die Leiterplatte an der Leiterplattenhalterung korrekt montiert und gehalten ist.
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Die zumindest eine Öffnung in der Leiterplatte ist z. B. durch Bohren oder Ausstanzen hergestellt. Die Halterung kann an Leiterbahnen der Leiterplatte angelötet sein oder auch z. B. daran verklebt sein. Die Halterung kann auch in die Öffnung eingesetzt sein und an der Leiterplatte durch Rast- oder Klemmeingriff befestigt sein. Eine Kontaktierung an Leiterbahnen kann z. B. mittels einer Steckverbindung oder einer Lötverbindung erfolgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Halterung zumindest zwei Klemmfedern aufweist, die jeweils einen elektrischen Kontakt aufweisen oder die als elektrisch leitende Metallfedern gebildet sind. Zweckmäßigerweise liegen sich zwei Klemmfedern bezüglich der Öffnung gegenüber und kontaktieren den Befestigungszapfen an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Befestigungszapfens. Solche elektrisch leitenden Metallfedern können zum Detektieren der Stellung der Kontakte mittels der elektrischen Schaltung verwendet werden. Andererseits können die Kontakte auch aus einem anderen Federwerkstoff gebildet sein, wie z. B. aus Kunststoff oder einem anderen nichtleitenden Werkstoff, und elektrische Kontakte aufweisen, die sich bei geschlossener Kontakteinrichtung elektrisch leitend berühren. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Klemmfedern an einer Öffnung angeordnet sein.
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Zweckmäßigerweise ist der Befestigungszapfen mit dem Leiterplattenträger einstückig gebildet. Jedoch kann der Befestigungszapfen auch als eigenständiges Teil an dem Leiterplattenträger angebracht sein. Der Befestigungszapfen ist beispielsweise in eine Bohrung in dem Leiterplattenträger eingesetzt und mittels Verklebung oder Presspassung darin gehalten.
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Zweckmäßigerweise ist der Leiterplattenträger ein Bauteil an einem Fahrzeugbauteil oder an einem Fahrzeugdach und die Leiterplatte weist eine Leuchtvorrichtung für eine Fahrzeugbeleuchtung oder Fahrzeuginnenraumbeleuchtung auf.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in einer Schnittansicht eine Leiterplatte mit einer Öffnung und mit einer Halterung mit zwei Klemmfedern;
- 2 in einer Schnittansicht eine Leiterplattenanordnung mit der Leiterplatte der 1 und mit einem einen Befestigungszapfen aufweisenden Leiterplattenträger, an dem die Leiterplatte fixiert ist;
- 3 in einer Schnittansicht eine Ausführungsform des Befestigungszapfens; und
- 4 in einer Schnittansicht eine Leiterplattenanordnung und eine Beleuchtungseinrichtung an einer Scheibe eines Fahrzeugdachs.
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Ein Leiterplattenanordnung 1 weist eine Leiterplatte 2 und einen Leiterplattenträger 3 auf. Die Leiterplatte 2 ist in einer Montagestellung am Leiterplattenträger 3 angebracht. Die Montagestellung ist eine solche Stellung, in der die Leiterplatte 2 in der Leiterplattenanordnung 1 ihre funktionsgerechte Position einnimmt, z. B. an einer Baugruppe eines Fahrzeugs wie z. B. an einer Scheibe eines Fahrzeugdachs (4). Die Leiterplatte 2 weist zumindest eine Öffnung 4 auf, durch die sich ein Befestigungszapfen 5 des Leiterplattenträgers 3 erstreckt. Eine Halterung 6 ist im Bereich der Öffnung 4 an der Leiterplatte 2 fest angebracht. Die Halterung 6 hält in Montagestellung den Befestigungszapfen 5 relativ zur Leiterplatte 2 fixiert.
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Die Halterung 6 enthält zwei Klemmfedern 7, die an der Öffnung 4 sich gegenüberliegend angeordnet sind und an der Leiterplatte 2 fest angebracht sind. Jede Klemmfeder 7 weist einen Federschenkel 8 auf. Die Federschenkel 8 der beiden Klemmfedern berühren sich (1) im Bereich einer Kontaktstelle 9, bevor ein Befestigungszapfen 5 eingesteckt ist. Die Federschenkel 8 sind im Bereich der Kontaktstelle 9 derart geformt, dass sie einen zentrierenden Trichter oder dergleichen für den Befestigungszapfen 5 bilden, wenn dieser bei der Montage der Leiterplatte 2 an den Leiterplattenträger 3 durch die Öffnung 4 zugeführt wird und die Klemmfedern 7 auseinander drückt, die sich dabei federelastisch verformen. Dabei verformen sich beispielsweise entweder nur die Federschenkel 8 oder die gesamten Klemmfedern 7 (wie in 2 dargestellt). Der als zylindrischer Stift gebildete Befestigungszapfen 5 wird mittels Kraft- oder Reibschluss fixiert gehalten.
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Die Klemmfedern 7 sind beispielsweise elektrisch leitende Metallfedern, deren Federschenkel 8 im Bereich der Kontaktstelle 9 elektrische Kontakte 10 bilden. Diese elektrischen Kontakte 10 kontaktieren sich vor der Montage der Leiterplatte 2 an den Leiterplattenträger 3 und sind somit geschlossen. In Montagestellung der Leiterplatte 2 sind die Kontakte 10 von dem durch die Öffnung 4 ragenden Befestigungszapfen 5 geöffnet und somit ohne gegenseitigen Kontakt.
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Die Klemmfedern 7 sind gemäß eine weiteren Ausführungsform aus einem nicht leitenden Material wie z. B. aus Kunststoff gebildet und weisen an ihren Federschenkeln 8 jeweils einen elektrisch leitenden Kontakt 10 auf.
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Zweckmäßigerweise enthält die Leiterplatte 2 eine elektrische Schaltung, die die Kontaktstellung der Klemmfedern 7 oder Metallfedern mit ihren Kontakten 10 detektiert. Der nicht leitende Befestigungszapfen 5 trennt die Kontakte 10 der beiden Klemmfedern 7 oder Metallfedern voneinander. Die Schaltung erfasst somit die korrekte Anordnung der Leiterplatte 2 an dem Leiterplattenträger 3, die durch den an der Halterung 6 fixierten Befestigungszapfen 5 gekennzeichnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Befestigungszapfen 5 einstückig mit dem Leiterplattenträger 3 gebildet (2), z. B. aus einem Kunststoff wie PMMA, PA6, PP-GF oder PC. Andererseits kann der Befestigungszapfen 5 auch als eigenes Bauteil an dem Leiterplattenträger 3 angeordnet und befestigt sein (3), z. B. durch Einstecken des Befestigungszapfens 5 in eine Bohrung 11 des Leiterplattenträgers 3. Der Befestigungszapfen 5 kann aus einem gegenüber dem Leiterplattenträger 3 anderen Material gebildet sein, insbesondere wenn er ein eigenständiges Bauteil ist. Der Befestigungszapfen 5 kann einen Absatz 12 aufweisen, der am Leiterplattenträger 3 anliegt und die Einstecktiefe begrenzt. Eine Fixierung des Befestigungszapfens 5 kann z. B. durch eine Presspassung und/oder durch Verkleben erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält der Befestigungszapfen 5 zumindest eine Rastformung 13, in die die Halterung 6 oder die Klemmfeder 7 der Halterung 6 fixierend eingreift. Ein solcher Eingriff mit Formschluss bietet eine verbesserte Fixierung und eine definierte Positionierung des Befestigungszapfens 5 an der Halterung 6 oder der Klemmfedern 7. Die Rastformung 13 ist z. B. in Form einer ringförmig umlaufenden Nut oder zweier sich gegenüber liegender und den Klemmfedern 7 zugeordneter Einkerbungen gebildet.
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Eine solche Leiterplattenanordnung 1 ist gemäß einer Ausführungsform an einer Fahrzeugscheibe 14 angeordnet (4), die in einer Dachöffnung eines Fahrzeugdaches fest angeordnet ist oder ein Teil eines Fahrzeugdachs oder Dachmoduls bildet. Die Fahrzeugscheibe 14 weist jeweils eine Beleuchtungseinrichtung 15 auf, die an der Scheibeninnenseite 16 und vorzugsweise entlang eines jeweiligen Seitenrandes der Fahrzeugscheibe 14 und einwärts vom Seitenrand angeordnet ist.
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Die Fahrzeugscheibe 14 umfasst eine Außenscheibe 17, eine Innenscheibe 18 und eine Verbindungsschicht 19, die die Außenscheibe 17 und die Innenscheibe 18 miteinander verbindet und z. B. eine Laminatschicht, Laminatfolie oder Schmelzklebefolie enthält. Die Außenscheibe 17 ist z. B. eine getönte Glasscheibe. Die Innenscheibe 18 ist insbesondere eine transparente Glasscheibe oder Klarglasscheibe, die eine Lichtleitschicht 19 bildet.
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Die Beleuchtungseinrichtung 15 weist eine streifenförmige Lichtquelle 20 mit mehreren nebeneinander angeordneten LEDs 21 auf. Ein längliches Lichteinkoppelelement 22 der Beleuchtungseinrichtung 15 stellt ein optisches Prisma dar und ist z. B. ein Kunststoff-Spritzgussteil. Das Lichteinkoppelelement 22 weist eine Basisfläche 23 auf, über die das Lichteinkoppelelement 22 an einer Innenfläche 24 der Innenscheibe 18 bzw. der Lichtleitschicht 19 z. B. mittels einer Verklebung 25, beispielsweise in Form eines transparenten Klebstoffs oder eines transparenten Klebebands, befestigt ist. Das im Querschnitt insbesondere im Wesentlichen keilförmige Lichteinkoppelelement 22 ist mit einer Keilspitze 26 gebildet, die in Richtung quer zur Längserstreckung des Lichteinkoppelelements 22 und einwärts in Richtung zur Mitte der Fahrzeugscheibe 14 gerichtet ist. Das Lichteinkoppelelement 22 weist einen Lichteinkoppelbereich 27 auf, der sich an der der Basisfläche 23 gegenüber liegenden Unterseite 28 des Lichteinkoppelelements 22 befindet. Der Lichteinkoppelbereich 27 ist mit einer ebenen Lichteinkoppelfläche 29 des Lichteinkoppelelements 22 gebildet, die beispielsweise parallel zur Basisfläche 23 ausgerichtet ist. Die Lichteinkoppelfläche 29 grenzt zweckmäßigerweise an eine zur Basisfläche 23 geneigte untere Keilreflexionsfläche 30 an, die sich bis zur Keilspitze 26 erstreckt.
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Das Lichteinkoppelelement 22 weist eine seitliche Begrenzungsfläche 31 auf seiner einem seitlichen Scheibenrand 32 der Fahrzeugscheibe 14 zugewandten Außenseite 33 auf. Die seitliche Begrenzungsfläche 31 ist z. B. ebenflächig und erstreckt sich von der Lichteinkoppelfläche 29 bis zur Basisfläche 23 über die gesamte Außenseite 33 des Lichteinkoppelelements 22. Die seitliche Begrenzungsfläche 31 ist geneigt zur Basisfläche 23 und zur Lichteinkoppelfläche 29 angeordnet.
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Die LEDs 21 sind auf der Leiterplatte 2 fest angebracht. Die Leiterplatte 2 ist zweckmäßigerweise ein PCB (printed circuit board) und als Trägerplatte in Form eines flächigen leistenförmigen Bauteils gestaltet, über das die Stromversorgung der LEDs 21 und deren Ansteuerung erfolgt. Die Leiterplatte 2 ist in ihrer Einbaustellung in etwa parallel zur Scheibeninnenseite 16 bzw. zur Innenfläche 24 der Innenscheibe 18 wie auch zur Basisfläche 23 und beabstandet zu dieser angeordnet. Die LEDs 21 sind Licht nach oben abstrahlende LEDs oder „Top“-LEDs, die somit in ihrer Stellung an der Leiterplatte 2, in der sie sich auf der der Lichtleitschicht 19 zugewandten Seite der Leiterplatte 2 befinden, das Licht senkrecht von der Fläche der Leiterplatte 2 ausstrahlen.
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Die Leiterplatte 2 ist derart relativ zum Lichteinkoppelelement 22 positioniert, dass die LEDs 21 vor oder an der Lichteinkoppelfläche 29 angeordnet sind. Die LEDs 21 strahlen Licht über die Lichteinkoppelfläche 29 in das Lichteinkoppelelement 22 ein. Das Licht wird durch innere Reflexion insbesondere an der seitlichen Begrenzungsfläche 31 reflektiert und wird in die Lichtleitschicht 19 eingestrahlt. In 4 sind zwei Lichtstrahlen 34 eingezeichnet, die von der LED 21 innerhalb eines Abstrahlwinkels von z. B. 120° ausgestrahltes Licht beispielhaft darstellen.
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Die Leiterplatte 2 erstreckt sich unterhalb des Lichteinkoppelelements 22 vorzugsweise nur bis zur Außenseite 33 des Lichteinkoppelelements 22 oder nur geringfügig darüber hinaus. Der Leiterplattenträger 3 stellt eine Blende 35 dar und überdeckt die Beleuchtungseinrichtung 15 nach unten zu einem Fahrzeuginnenraum hin. Der Leiterplattenträger 3 ist einerseits über einen Befestigungssteg 36 an der Innenfläche 24 der Innenscheibe 18 verklebt und andererseits z. B. an einem anderen Fahrzeugbauteil (nicht dargestellt) befestigt. Der Leiterplattenträger 3 weist an seiner der Scheibeninnenseite 16 zugewandten Innenseite mehrere Befestigungszapfen 5 auf, die durch die Öffnungen 4 der Leiterplatte 2 hindurchgesteckt sind und mittels der jeweiligen Halterung 6 fixiert sind. Die Leiterplatte 2 kann in einfacher Weise wieder von dem Leiterplattenträger 3 entfernt werden, z. B. im Falle eines Defekts und eines dadurch erforderlichen Austauschs der Leiterplatte 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leiterplattenanordnung
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Leiterplattenträger
- 4
- Öffnung
- 5
- Befestigungszapfen
- 6
- Halterung
- 7
- Klemmfeder
- 8
- Federschenkel
- 9
- Kontaktstelle
- 10
- Kontakt
- 11
- Bohrung
- 12
- Absatz
- 13
- Rastformung
- 14
- Fahrzeugscheibe
- 15
- Beleuchtungseinrichtung
- 16
- Scheibeninnenseite
- 17
- Außenscheibe
- 18
- Innenscheibe
- 19
- Verbindungsschicht
- 20
- Lichtquelle
- 21
- LED
- 22
- Lichteinkoppelelement
- 23
- Basisfläche
- 24
- Innenfläche
- 25
- Verklebung
- 26
- Keilspitze
- 27
- Lichteinkoppelbereich
- 28
- Unterseite
- 29
- Lichteinkoppelfläche
- 30
- Keilreflexionsfläche
- 31
- Begrenzungsfläche
- 32
- Scheibenrand
- 33
- Außenseite
- 34
- Lichtstrahl
- 35
- Blende
- 36
- Befestigungssteg
