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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich allgemein
auf Kraftfahrzeuginstrumententafeln. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf eine Instrumententafelbaugruppe für ein Kraftfahrzeugcockpit,
die aus einer Fahrzeugquerträgerstruktur
besteht, die die Integration einer doppelseitigen Flachdrahtbaugruppe
ermöglicht.
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Hintergrund der Erfindung
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Konventionelle Instrumententafelbaugruppen
verwenden eine Metall-, Plastwerkstoff- oder kombinierte Struktur
als ein Fahrzeugquerträger. Elektronikkomponenten
für den
Betrieb des Fahrzeugs, wie z. B. das Funksteuerungs- oder Navigationssystem,
und die zugehörige
Verdrahtung sind in am Träger
befestigten Kästen
untergebracht. Zum Befestigen der Kästen am Fahrzeugquerträger ist eine
spezielle Halterung erforderlich, die an den Fahrzeugquerträger geschweißt oder
geschraubt werden muss. Diese Kasten, Verbinder und die damit verbundenen
konventionellen Runddrähte
erhöhen die
Kosten der Instrumententafelbaugruppe und nutzen einen großen Teil
des Raumes innerhalb der Instrumententafelbaugruppe ineffizient.
Außerdem sind
diese Komponenten und ihre Montagemittel dem Verschleiß und Schwingung
ausgesetzt.
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In der Vergangenheit wurden einige
dieser Nachteile teilweise durch die Verwendung komplexerer Kabelbäume überwunden,
indem versucht wurde, elektrische Komponenten in dichter bestückten Stellen
auf der Instrumententafelstruktur zusammenzufassen. Die steigende
Komplexität
der Kraftfahrzeugelektronik, die typischerweise die Implementierung von
Computern, Navigationssystemen und anderen Diagnosesystemen einbezieht,
erfordert jedoch zahlreiche und komplizierte Elektronikbaugruppen.
Mit dem Anstieg der Anzahl der in Kraftfahrzeugen eingesetzten Elektronikkomponenten
sind Platzeinsparungen bei Aufrechterhaltung der Zugängigkeit
der Komponenten erwünscht.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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In einem Aspekt der Erfindung wird
eine Kraftfahrzeuginstrumententafelbaugruppe für ein Cockpit eines Kraftfahrzeugs
bereitgestellt. Die Baugruppe enthält in einer Ausgestaltung eine
Fahrzeugquerträgerstruktur
zum Abstützen
der Instrumententafel. Die Struktur erstreckt sich quer über einen wesentlichen
Teil des Cockpits und bildet eine Vielzahl von allgemein ebenen
Montagestellen sowie außerdem
mindestens eine Vertiefung. Mindestens ein Substrat ist auf dem
Träger
montiert und umfasst mindestens ein auf beiden Seiten des Substrats
mit Elektronikkomponenten bestücktes
Gebiet. Das Gebiet ist über
der mindestens einen Vertiefung ausgerichtet. Eine Instrumententafelabdeckung
ist entfernbar über
dem Substrat und der Struktur angeordnet.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung
wird eine mindestens einen integrierten und lang gestreckten Träger umfassende
Fahrzeugquerträgerstruktur
zur Abstützung
einer Instrumententafel bereitgestellt. Der Träger bildet eine Vielzahl von
allgemein ebenen Montagebereichen zum Befestigen an Flachdraht und
bestückten
Flachdrahtstellen. Der Träger
bildet außerdem
eine Vielzahl von Vertiefungen, die zum Aufnehmen von doppelseitig
bestückten,
in Kommunikation mit dem Flachdraht stehenden Substraten ausgelegt
sind.
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In einem noch anderen Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zum Abstützen einer Instrumententafel
und der zugehörigen
Elektronikbaugruppe offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte
der Bereitstellung eines Fahrzeugquerträgers mit mindestens einem integrierten
und lang gestreckten Träger. Der
Träger
bildet eine Vielzahl von allgemein ebenen Montagebereichen zum Befestigen
an Flachdraht und bestückten
Flachdrahtstellen, und außerdem
bildet der Träger
eine Vielzahl von Vertiefungen, die zum Aufnehmen von doppelseitig
bestückten,
in Kommunikation mit dem Flachdraht stehenden Substraten ausgelegt
sind. Anschließend
werden ein bestücktes
Substrat und Flachdraht mit dem Träger verbunden, und ein Substrat
mit mindestens einem doppelseitig bestückten Bereich wird mit dem
Träger
verbunden. Der doppelseitig bestückte
Bereich wird über
der mindestens einen Vertiefung ausgerichtet und mithilfe von Kleber,
Halter oder Klemmen lagegesichert. Eine Abdeckung für zusätzliche
Niederhaltekraft und Schutz könnte
außerdem
entfernbar an der Baugruppe über
dem Substrat befestigt werden. Anschließend wird eine Cockpit- oder
Instrumententafelverkleidung aufgebracht.
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Vorteile der Erfindung werden mit
dem Fachgebiet vertrauten Personen aus der nachfolgenden Beschreibung
und bildlichen Darstellung der Vorzugsausgestaltungen der Erfindung
noch offenkundiger. Erkennbarerweise sind andere und abweichende
Ausgestaltungen der Erfindung möglich,
und Details der Erfindung können
in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. Dementsprechend sind
die Zeichnungen und die Beschreibung lediglich als Illustration
und nicht als Eingrenzung zu betrachten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Explosionsschnittdarstellung einer ein bestücktes Substrat enthaltenden
Instrumententafelbaugruppe entsprechend der Erfindung.
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2 ist
eine Ansicht der Ausgestaltung von 1,
die die Schnittdarstellung eines an einer Fahrzeugquerträgerstruktur
befestigten doppelseitig bestückten
Substrats entsprechend der Erfindung im zusammengefügten Zustand
zeigt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Ausgestaltung der Fahrzeugquerträgerstruktur
von 1 entsprechend der
Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der in 3 gezeigten
Struktur, die die Installation eines doppelseitigen Substrats und
Flachdrahts entsprechend der Erfindung enthält.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung der Fahrzeugquerträgerstruktur
entsprechend der Erfindung.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausgestaltung der Fahrzeugquerträgerstruktur
entsprechend der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausgestaltung
einer integrierten Instrumententafelbaugruppe 12 zur Installation
im Cockpit eines Fahrzeugs. In der Explosionsdarstellung von 1 sind die verschiedenen
Komponenten der integrierten Instrumententafelbaugruppe 12 zu
sehen und in 2 werden die
zusammengefügten
Komponenten gezeigt. Insbesondere ist eine integrierte Fahrzeugquerträgerstruktur 14 in
Kombination mit einem doppelseitigem Substrat 16 und einer
Instrumententafelverkleidung 18 dargestellt.
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Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 bietet Stellen
für das
Anordnen von bestücktem
Flachdraht oder Leiterplatten, der bzw. die in einer ebenen oder nichtebenen
Weise zu platzieren ist bzw. sind.
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Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 enthält vorzugsweise
eine Vielzahl von strukturellen Rippen, die sich seitlich über die
Struktur zur Bereitstellung einer Seitenstrukturabstützung erstrecken.
Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 könnte außerdem längs der
Struktur eine Vielzahl von Vorsprüngen zur Bildung von vertieften
Bereichen, wie z. B. der vertieften Bereiche 20, zwecks
Bildung einer Montagestelle 21 enthalten. Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 verläuft vorzugsweise über mindestens
die gesamte Breite des Fahrzeugcockpits (nicht dargestellt) und verbindet
die A-Säulen
des Fahrzeugs. Das verleiht dem Fahrzeug Steifheit und dem Träger verbessertes
Schwingungsverhalten. Die Fahrzeugquerträger struktur 14 könnte mit
der Auflage der Karosserie über
Schweißteile
oder Schrauben starr verbunden sein. Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 ist
zwar vorzugsweise aus Magnesium für Niedergewichtsanwendungen
hergestellt, die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 könnte aber
auch aus hochfestem Strukturmaterial, wie z. B. Stahl, Verbundformplastwerkstoff
oder Aluminium, gefertigt sein. Die Trägerstruktur 14 könnte außerdem aus
einem geformten hochfesten Plastmaterial gefertigt sein. Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 ist
vorzugsweise ein einteiliger lang gestreckter Träger. Der Träger enthält außerdem eine Vielzahl von vertieften
Bereichen 20 und darauf definierten allgemein ebenen Bereichen 22. Darüber hinaus
könnten
auf dem Träger 14 ferner verschiedene Öffnungen 24,
Trennwände 26 und Montagestrukturen
ausgebildet sein.
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Eine oder mehrere Flachdrahtsammelleitungsstrukturen 17,
die vorzugsweise eine Vielzahl von verknüpften, drahtähnlichen,
im Fachgebiet allgemein bekannten Strukturen umfassen, sind, wie gezeigt,
an verschiedenen Stellen elektrisch leitend am Substrat 16 angeschlossen.
Diese Flachdrahtsammelleitungsstrukturen 17 könnten mit
anderen Substraten und Elektronikbaugruppen im gesamten Fahrzeugcockpit
und in anderen Teilen des Fahrzeugs kommunizieren.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt,
könnten
die allgemein ebenen Bereiche 22 der Trägerstruktur 14 der
Befestigung und Unterstützung
der Flachdrahtsammelleitung 17 sowie bestückter oder
unbestückter
Teile des Substrats 16 dienen. Die allgemein ebenen Bereiche 22 stellen
außerdem
Wärmeübertragungspunkte
zur Wärmeableitung
der Flachdrahtschaltung in den Sammelleitungsstrukturen 17 an den
Befestigungspunkten in der Struktur und zur Wärmeableitung der bestückten Elektronikstandorte 30 des
Substrats bereit. Damit wird Wärme
zwecks Kühlung
der Elektronik an die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 geleitet.
Die Wärme
könnte
an den Fahrzeugmetallquerträger 14 über ein
Wärmekissen,
einen Kleber oder ein auf die Fläche
des Fahrzeugquerträgers 14 aufgebrachtes
und als eine Grenzschicht zwischen der Leiterplatte und dem Träger wirkendes
Fett geleitet werden. Die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 besitzt,
wie dargestellt, vorzugsweise Konturen und Merkmale zum Leiten der
Kommunikations- und Strom-(Sammel-)Leitungen auf dem Flachdraht 17 quer über die
Instrumententafelbaugruppe 12. Es wird angestrebt, dass
die Sammelleitung und die hochthermischen Bereiche der Schaltung
zwecks Kühlung
und als mechanische Unterstützung
des Substrats in direktem Kontakt mit der Fahrzeugmetallquerträgerstruktur 14 stehen.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass die allgemein ebenen Flächen 22 nicht
völlig
flach sein müssen.
Die Flächen
könnten
einige Winkel und/oder Krümmungen
aufweisen und trotzdem einer flexiblen Substratschaltung Platz bieten.
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Es ist wichtig, darauf hinzuweisen,
dass im Rahmen des Geltungsbereichs der Erfindung weitere Vertiefungsstrukturen
implementiert werden könnten, wie
nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Vertiefung 20 in
allen Konfigurationen wirkt außerdem
als eine elektromagnetische Abschirmung (EMV/EMI) der in ihr befindlichen
Elektronik.
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Das Substrat 16 ist detaillierter
in 4 zu sehen. Wie dargestellt,
enthält
das Substrat 16 eine Vielzahl von in Bereichen oder an
Bestückungsstandorten 30 auf
dem Substrat 16 installierten Elektronikkomponenten 32.
Das Substrat könnte
ein flexibles oder steifes Leiterplattenmaterial sein, das die Montage
einer elektronischen Baugruppe 32 und ihre elektrisch leitende
Verbindung zu jeder weiteren ermöglicht. 4 zeigt außerdem die
an den Verbindungsstellen 34 an das Substrat 16 angeschlossene Flachdrahtsammelleitung 17.
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Bezug nehmend nochmals auf 1 ist das bestimmte dargestellte
Substrat 16 ein doppelseitig bestücktes Substrat mit einer Baugruppe,
die in einigen Bereichen auf beiden Seiten des Substrats 16 montiert
ist. Insbesondere enthält
das Substrat 16 in dieser Ausgestaltung vorzugsweise eine
erste Seite 36 und eine zweite Seite 38. Die Elektronikbaugruppe 32 könnte in
dieser Ausgestaltung auf der ersten Seite 36 montiert sein,
und eine zusätzliche
Elektronikbaugruppe könnte
auf der zweiten Seite 38 montiert sein. In dieser Erfindung
könnte
das Substrat 16 in drei allgemeine Abschnitte 16A, 16B und 16C unterteilt
sein. Die Abschnitte 16A und 16C sind einseitige
Abschnitte des Substrats 16 und enthalten die nur auf der
ersten Seite 36 des Substrats 16 montierte Baugruppe 32.
Der Abschnitt 16B in dieser bestimmten Ausgestaltung enthält den doppelseitig
bestückten
Teil des Substrats 16 mit den auf der ersten bzw. zweiten
Seite 36, 38 des Substrats 16 montierten
elektrischen Baugruppen 32 und 40.
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Wie zuvor festgestellt, enthält jede
Montagestelle 21 auf dem Träger 14 eine Vertiefung
oder einen Hohlraum 20, um ein doppelseitig bestücktes Substrat 16 und
einen Flachdraht 17 am Träger 14 befestigen
zu können.
Durch die Vertiefung oder den Hohlraum 20 kann der doppelseitig
bestückte
Abschnitt 16B des Substrats 16 über oder
teilweise innerhalb der Vertiefung 20 positioniert werden.
Außerdem
könnte
im Hohlraum 20 eine Stützstruktur
zur weiteren Abstützung
und Minimierung von Schwingungseffekten in diesem Bereich des Flachdrahts
installiert sein. Diese Abstützung
könnte
ein quer über dem
Hohlraum 20 montiertes Plaststützteil zur Vermeidung von Durchbiegung
im Substrat enthalten. Außerdem
ist der Fahrzeugquerträger 14 vorzugsweise
gegenüber
dem Substrat 16 elektrisch isoliert, es sei denn, ein Fahrzeugerdungsanschluss
ist erforderlich. Die Befestigung des Flachdrahts/Substrats wird
mithilfe von Klammern, Presssitzplasthaltevorrichtungen, Klebern
oder mit anderen im Fachgebiet bekannten Verfahren erreicht. Als
Alternative könnte der
Fahr zeugquerträger 14 außerdem als
eine Fahrzeugerdung wirken, so dass erforderlichenfalls die Flachdrahtelektronik
direkt geerdet werden kann.
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Vorzugsweise könnten, wie dargestellt, eine oder
mehrere Komponentenabdeckungen als zusätzlicher Niederhalter und zum
Schutz der Elektronikkomponenten 32 und 40 auf
dem Substrat 16 bereitgestellt werden. Insbesondere könnten die
Abdeckungen 19 zum Bedecken von Abschnitten des Substrats 16 mit
der Baugruppe 32 bereitgestellt werden, und eine Abdeckung 23 könnte auf
den Unterseitenkomponenten 40 des Substrats 16 bereitgestellt
werden. Die Abdeckungen 19 und 23 sind vorzugsweise aus
Metall, Plastwerkstoff oder Folienmaterial geformt und enthalten
zum Abdecken und Schützen
der jeweiligen Komponenten blasenähnliche Schutzgebilde. Die
Abdeckungen 19 und 23 könnten vorzugsweise an ihrer
Position eingerastet oder durch konventionelle Halter gehalten werden.
Die Abdeckungen könnten
außerdem
durch die Instrumententafelverkleidung 18 in Lage gehalten
werden, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Die Abdeckungen
sind zwar optional, könnten
jedoch effektiv zur Erhöhung
der Haltbarkeit der Ausgestaltungen verwendet werden. Natürlich könnten die
Formen der Schutzgebilde und der Abdeckungen erforderlichenfalls
zwecks Anpassung an die jeweiligen Formen der Komponenten und Instrumententafelteile
modifiziert werden.
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Es soll erwähnt werden, dass die Vertiefung 20 in
der Fahrzeugquerträgerstruktur 14 in
einer Vielfalt von Formen im Rahmen des Geltungsbereichs der Erfindung
modifiziert werden könnte.
Es könnte zum
Beispiel eine wie in 5 gezeigte
zweite Ausgestaltung der Struktur 214 bereitgestellt werden, wobei
die Vertiefungen 220 als lang gestreckte kanalähnliche
Strukturen zur Unterbringung weiterer Anordnungen einer doppelseitigen
Baugruppe auf einem Substrat ausgebildet sind. Die allgemein ebenen
Flächen 222 in
dieser Ausgestaltung werden ebenfalls gezeigt. Eine dritte Ausgestaltung
ist in 6 dargestellt,
wobei eine Vielzahl von Montagestellen 321 mit individuellen
Vertiefungen oder Aussparungen 322 (und allgemein ebenen
Flächen 322) in
einem Träger 14 zur
Unterbringung noch anderer Anordnungen einer doppelseitigen Baugruppe
auf einer Unterseite eines Substrats ausgebildet sind.
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Zur Komplettierung der Hauptkomponenten der
Instrumententafelbaugruppe 12 könnte eine Instrumententafelverkleidung 18 bereitgestellt
werden, die den Teil der Instrumententafel umfasst, der sich dem
Nutzer optisch darstellt. Vorzugsweise bedeckt und umschließt die Instrumententafelverkleidung 18 die
optionale Abdeckung 19, das Substrat 16, den Flachdraht 17 und
die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 zur
Bereitstellung einer homogenen Nutzersichtfläche für den Fahrer und den Passagier
des Fahrzeugs.
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Außerdem ist es wichtig anzumerken,
dass die Fahrzeugquerträgerstruktur 14 zur
Erleichterung des Service und zur Verbesserung des Zugriffs auf den
Flachdraht 17, das Substrat 16 und die verschiedenen
Komponenten 32 und 40 ausgelegt ist, wenn neue
oder optionale Ausstattungen ins Fahrzeug eingebaut werden. Damit
könnte
auf die verschiedenen Komponenten durch einfaches Entfernen der
Verkleidung 18 und der Abdeckungen 19 und 23 von
der Instrumententafelbaugruppe 12 zugegriffen werden. Vorzugsweise
ragen deshalb die Befestigungseinrichtungen für die Instrumententafelverkleidung 18 und
aller Stützen
aus dem Träger 14 und
den bestückten
Komponentenstandorten 30 entweder des Flachdrahts 17 oder
des Substrats 16 zwischen der Verbundverkleidung 18 und
dem Träger 14 hervor.
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Die Erfindung könnte außerdem in einem Verfahren zum
Abstützen
einer Instrumententafelbaugruppe 12 ausgestaltet sein.
Das Verfahren umfasst die Schritte (1) Bereitstellen einer Fahrzeugquerträgerstruktur 14,
wobei der Träger 14 vorzugsweise
eine Vielzahl von zuvor beschriebenen allgemein ebenen Montagebereichen 22 und
vertiefte Bereiche 20 enthält, wobei die vertieften und
ebenen Bereiche 20, 22 der Montage eines elektronischen funktionellen
Substrats 16 dienen, das Abschnitte besitzt, die doppelseitig
mit einer Elektronikbaugruppe ausgestattet sind, wie z. B. Abschnitt 16B;
(2) Verbinden des Substrats 16 mit dem Flachdraht 17;
(3) Verbinden des Flachdrahts 17 und des mit dem doppelseitig
bestückten
Abschnitt 16B ausgestatteten Substrats mit dem Träger 14,
so dass der Abschnitt 16B über der Vertiefung 20 ausgerichtet
ist; und (4) entfernbares Befestigen der optionalen Abdeckungen 19 und/oder 23 über dem
Substrat 16 und dem Träger 14.
Die Instrumententafelverkleidung 18 könnte anschließend über dem
Rest der Baugruppe angebracht werden.
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Obwohl Vorzugsausgestaltungen der
Erfindung beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass die Erfindung
nicht darauf beschränkt
ist und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne dass vom Geltungsbereich der Erfindung abgewichen wird. Der
Geltungsbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Patentansprüche definiert,
und alle Geräte,
die entweder buchstäblich
oder als Entsprechung unter den semantischen Sinn der Patentansprüche fallen,
sind als darin eingeschlossen zu betrachten.