ES2206873T3 - Modulo de gestion para habitaculos de vehiculo automovil, procedimiento para su realizacion y caja de modulo de gestion correspondiente. - Google Patents
Modulo de gestion para habitaculos de vehiculo automovil, procedimiento para su realizacion y caja de modulo de gestion correspondiente.Info
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Abstract
MODULO DE GESTION PARA HABITACULO DE VEHICULO A MOTOR, QUE COMPRENDE UN COMPARTIMIENTO, ASI COMO AL MENOS UNA TARJETA DE POTENCIA (1) Y AL MENOS UNA TARJETA DE GESTION (2) DISPUESTAS EN DICHO COMPARTIMIENTO, CARACTERIZADO PORQUE LA TARJETA DE GESTION SE EXTIENDE PRACTICAMENTE EN PERPENDICULAR RESPECTO A LA TARJETA DE POTENCIA (1) Y PORQUE DICHO COMPARTIMIENTO (13) ESTA CONSTITUIDO POR DOS SEMICOMPARTIMIENTOS (14, 15) ENCERRADOS EL UNO SOBRE EL OTRO Y ARTICULADOS ALREDEDOR DE UNA BISAGRA (16) CON LA CUAL SON DE UNA PIEZA, TENIENDO UNO (15) DE LOS SEMICOMPARTIMIENTOS MEDIOS (18) QUE FORMAN UN ALOJAMIENTO QUE RECIBEN LENGUETAS Y/O PATILLAS HEMBRAS QUE DEFINEN CONECTORES CON DICHOS MEDIOS QUE FORMAN ALOJAMIENTOS, ASI COMO UNA ENVOLTURA (17) QUE GARANTIZA LA PROTECCION MECANICA DE LA TARJETA DE GESTION (2).
Description
Módulo de gestión para habitáculos de vehículos
automóvil, procedimiento para su realización y caja de módulo de
gestión correspondiente.
La presente invención se refiere a los módulos de
gestión para los habitáculos de vehículos automóviles, a un
procedimiento para la realización de un módulo de este tipo y una
caja de módulo de gestión.
Concretamente, se refiere a los módulos de
gestión que asocian por una parte a una tarjeta electrónica para la
gestión de diferentes funciones en el vehículo y por otra parte a
una tarjeta de potencia destinada a asegurar la protección de los
circuitos controlados, así como la retransmisión y la distribución
de la potencia. Un módulo según las características del preámbulo de
la reivindicación 1 es divulgado mediante el documento WO91/07865
A1.
La principal dificultad tecnológica hallada con
este tipo de módulos de gestión reside en el acoplamiento mecánico
y electrónico entre la tarjeta de potencia y la tarjeta de
gestión.
En efecto, la tarjeta de potencia es un circuito
impreso destinado a proteger circuitos que conmutan corrientes que
llegan hasta 40 amperios o más. Integra dispositivos de protección,
como fusibles y relés, y debe presentar importantes espesores de
substrato y de capas de cobre. El espesor global de la capa de
cobre es generalmente del orden de 200 a 400 micras.
La tarjeta de gestión, que integra la electrónica
de control, no necesita más que un substrato de débil espesor. Por
ejemplo consiste en un circuito impreso de simple o doble cara con
una o dos capas de cobre del orden de 35 \mum de espesor.
Por lo tanto, la tarjeta de potencia y la tarjeta
de gestión corresponden a tecnologías de realización y de conexión
diferentes.
Como consecuencia, la conexión entre las dos
tarjetas, tarjeta de potencia y tarjeta de gestión, es difícil.
Además, esta dificultad aumenta por el hecho de
que la tarjeta de potencia necesita pistas de anchura importante y
de que no es posible reagrupar los puntos de conexión en un solo
lugar, dado que la colocación de la tarjeta de potencia sería
imposible de realizar.
El objeto de la presente invención es el de
responder al problema planteado por la conexión entre las dos
partes por medio de una solución simple, poco costosa y
adaptada.
Mediante el documento DE 40 37 603 o incluso
mediante el artículo "Electronic high density packaging for under
the hood" - Automotive engineering - vol. 100, nº 3, 1 de marzo
de 1992, páginas 13-15, se conocen módulos de
control que comprenden una tarjeta de potencia y una tarjeta de
gestión en una misma caja.
Pero los módulos de control descritos en estos
dos documentos no permiten la inserción de componentes de potencia
más que abriendo sus cajas.
Sus cajas están constituidas por varias piezas
distintas y por consiguiente necesitan varios moldes de
fabricación.
Además, se observa que las estructuras descritas
en DE 40 37 603 en las que una tarjeta electrónica es dispuesta
perpendicularmente a una tarjeta de potencia son de un tamaño
importante y no ofrecen una protección mecánica satisfactoria de la
tarjeta electrónica.
La invención propone un módulo de gestión para un
habitáculo de vehículo automóvil, que comprende una caja, así como
por lo menos una tarjeta de potencia y por lo menos una tarjeta de
gestión dispuestas en dicha caja, caracterizado por el hecho de que
la tarjeta de gestión se extiende sensiblemente en dirección
perpendicular con respecto a la tarjeta de potencia, y por el hecho
de que dicha caja está constituida por dos semicajas que delimitan
un espacio cerrado entre ellas y articuladas alrededor de una
bisagra con la que forman una pieza, comprendiendo una de las
semicajas medios que forman alojamientos que reciben lengüetas y/o
contactos hembras que definen conectores con dichos medios que
forman alojamientos, así como un envoltorio que asegura la
protección mecánica de la tarjeta de gestión, y por el hecho de que
la tarjeta de gestión se extiende sensiblemente en dirección
perpendicular con respecto a la tarjeta de potencia,
independientemente de que dichas semicajas delimiten un espacio
cerrado entre ellas o no.
Dicho módulo se completa ventajosamente por las
diferentes características siguientes tomadas solas o según todas
sus combinaciones técnicamente posibles:
- -
- la tarjeta de gestión presenta una pluralidad de pistas que se prolongan más allá de dicha tarjeta, pistas configuradas en dicha tarjeta por medio de zonas separadas por muescas, y la tarjeta de potencia está provista de una pluralidad de hendiduras en las que dichas zonas que configuran dichas pistas están destinadas a extenderse, y a su vez dicha tarjeta de potencia está provista al nivel de dichas hendiduras, de pistas a las cuales se conectan las pistas de la tarjeta de gestión;
- -
- la tarjeta de potencia comprende varios circuitos impresos de cara simple superpuestos;
- -
- la tarjeta de potencia comprende uno o varios circuitos impresos flexibles;
- -
- la semicaja que comprende medios que forman alojamientos que reciben lengüetas y/o contactos hembra, así como un envoltorio que asegura la protección mecánica de la tarjeta de gestión, dispone asimismo de un alojamiento para un componente soldado directamente a la tarjeta de potencia.
Igualmente, la invención se refiere a un
procedimiento para la realización de un módulo como el citado,
caracterizado por las diferentes etapas siguientes:
- -
- se introduce la tarjeta de gestión, las lengüetas y los contactos hembra en los alojamientos que les corresponden en una de las semicajas;
- -
- a continuación se instala la tarjeta de potencia en los extremos de dichas lengüetas y contactos, así como en la tarjeta de gestión;
- -
- se sitúan en dicha semicaja y la tarjeta de potencia el o los eventuales componentes de potencia;
- -
- a continuación se realiza, en la cara de la placa en la que desembocan los extremos de las lengüetas, de los contactos y del o de los eventuales componentes de potencia del tipo del relé, una soldadura por arrastre;
- -
- se cierran las dos semicajas una sobre la otra.
Además, la invención se refiere a una caja de
módulo de gestión del tipo citado, caracterizada por el hecho de
que está constituida por dos semicajas que delimitan un espacio
cerrado entre ellas y que están articuladas alrededor de una
bisagra con la que forman una pieza, comprendiendo una de estas
semicajas medios que forman alojamientos destinados a recibir
lengüetas y/o contactos hembra que definen conectores con dichos
medios que forman alojamientos, así como un envoltorio destinado a
asegurar la protección mecánica de la tarjeta de gestión.
La descripción siguiente es puramente ilustrativa
y no limitativa, y debe ser leída en referencia a los dibujos
anexos, en los cuales:
- -
- la figura 1 es una representación en sección de un módulo de acuerdo con un modo de realización de la invención;
- -
- la figura 2 es una representación en sección de la caja del módulo de la figura 1;
- -
- las figuras 3 a 7 ilustran diferentes etapas de montaje del módulo de la figura 1;
- -
- la figura 8 es una vista en sección que ilustra una posible variante de realización para la tarjeta de potencia del módulo de la figura 1;
- -
- la figura 9 es una representación esquemática que ilustra un modo de realización de la unión entre la tarjeta de gestión y la tarjeta de potencia.
El módulo de gestión representado en la figura 1
puede ser un módulo de calculador de habitáculo y comprende una
tarjeta de potencia 1, y una tarjeta de gestión 2.
La tarjeta de potencia 1 comprende un circuito
impreso 3 en el cual se montan elementos pasantes, del tipo de:
- -
- contactos hembra 4 que están destinados a ser conectados fusibles 5 y relés 6,
- -
- lengüetas de conexión 7, que definen, con faldones de guiado 18 dispuestas en su interior, conectores 8 que permiten especialmente la conexión a bornes de alimentación con la tensión de la batería o a los diferentes órganos controlados,
- -
- uno o varios componentes de potencia (relé 10) soldados a dicho circuito impreso 3.
El circuito impreso 3 es por ejemplo un circuito
impreso de cara simple, y tan sólo la cara en la que desembocan los
extremos de dichos elementos pasantes 4, 7 y 10 está cubierta de
cobre.
Dicho circuito 3 es por ejemplo un circuito
recortado sobremoldeado o un circuito impreso de fuerte espesor de
cobre (por ejemplo 105 a 400 micras) o incluso un circuito flexible
de cobre de fuerte espesor. Puede presentar una o varias capas.
Por supuesto, otros tipos de componentes
distintos de los indicados hasta ahora pueden ser utilizados
(diodos u otros componentes de potencia, por ejemplo).
La tarjeta electrónica 2 está constituida por un
circuito impreso con substrato epoxy provisto de una pluralidad de
componentes electrónicos 11. En el ejemplo ilustrado en la figura
1, dicho circuito impreso es del tipo de doble cara, pero por
supuesto, puede ser del tipo de simple cara. Las capas de cobre
utilizadas son de un espesor de 35 micras.
La tarjeta electrónica 2 se extiende
perpendicularmente al plano de la tarjeta de potencia 1 y está
unida al circuito impreso 3 de dicha tarjeta 1 por medio de un
conector para soldar 12, que está constituido por ejemplo por hilos
rígidos o incluso, tal como se ha ilustrado en la figura 1, por
barretas acodadas. Otras variantes de medios de conexión
particularmente ventajosas son descritas más adelante en referencia
a la figura 9.
La tarjeta de potencia 1 es recibida con la
tarjeta electrónica 2 en una caja monobloque 13 de material
plástico cuya forma está diseñada para, por una parte, envolver
dichas tarjetas 1 y 2 para protegerlas contra los choques o
esfuerzos mecánicos, y por otra parte, para definir los alojamientos
18 que definen con los contactos 4 y las lengüetas 7, los
conectores del módulo.
Esta tarjeta 13 está representada especialmente
en la figura 2. Está constituida por una primera semicaja 14
(semicaja inferior en la figura 1) y una segunda semicaja 15
(semicaja superior en la figura 1), que están articuladas entre
ellas por medio de una bisagra 16 realizada en una sola pieza con
dichas semicajas 14 y 15.
La semicaja inferior 14 presenta un fondo plano
14a, bordeado por paredes 14b, y que se prolonga por medio de patas
de fijación elásticas 14c provistas de protuberancias que forman
gancho.
La semicaja superior 15 comprende una hendidura
ciega 17 que define el envoltorio de protección de la tarjeta
electrónica 2 de gestión.
Igualmente comprende alojamientos (faldones 18)
bordeados por paredes que están destinadas a cooperar con las
lengüetas 7 y los contactos 4 para definir los conectores del
módulo.
Además comprende vaciados 19 destinados a recibir
componentes soldados directamente al circuito impreso 3.
Por otra parte, esta semicaja 15 está bordeada
por una pared 15a cuyo canto está destinado a establecer contacto
con el canto de la pared 14b. Esta pared 15a presenta además
alveolos 20 que están destinados a cooperar con los ganchos de las
patas de fijación 14c, para mantener dichas semicajas 14 y 15 entre
ellas.
Asimismo, la caja 13 puede ventajosamente
presentar protuberancias exteriores (no representadas) cuya forma
es apta para permitir su fijación a un vehículo, por ejemplo patas
u orejas de fijación.
Las figuras 3 a 7 ilustran las diferentes etapas
del montaje del módulo de la figura 1.
La caja 13 está inicialmente abierta, y se
introducen las lengüetas 7 y los contactos 4 en sus alojamientos
(18) respectivos (figura 3).
A continuación se introduce la tarjeta
electrónica 2 en su alojamiento 17 (figura 4).
Después se instala la tarjeta 1 del circuito de
potencia en los extremos de dichas lengüetas 7 y contactos 4
(figura 5).
Una vez la placa 1 está situada en las lengüetas
7 y los contactos 4, se devuelve la semicaja 15a, después se
colocan sobre ésta los componentes de potencia que, como el relé
10, están destinados a ser soldados directamente a dicha placa
(figura 6).
A continuación se realiza, en la cara de la placa
1 en la que desembocan los extremos de las lengüetas 7, de los
contactos 4 y de los componentes de potencia del tipo de relés 10,
una soldadura por arrastre que permite reunir todos los
equipotenciales necesarios para la obtención del esquema deseado
(soldadura según el sentido de la flecha de la figura 7).
Entonces, las semicajas 15a y 14b son cerradas la
una sobre la otra.
En el ejemplo de realización que acaba de ser
descrito en referencia a las figuras 3 a 7, se ha supuesto que el
circuito impreso 3 de la tarjeta de potencia 1 era de tipo rígido.
Como variante, es posible utilizar un circuito 3 de tipo flexible
que se aplica a lo largo de una superficie plana interior de la
caja 13, como por ejemplo la superficie interior de la semicaja
14.
La fijación del circuito flexible a esta
superficie puede ser asegurada por encolado o por medio de
pasadores realizados de una pieza con la propia caja, y que pasan a
través de los orificios del circuito flexible.
La soldadura ilustrada en la figura 7 permite
asegurar la unión entre dos componentes. De todos modos, una
soldadura con una sola capa de cobre puede ser insuficiente para
realizar el conjunto del esquema requerido. En este caso, se podrá
recurrir a un circuito de potencia de doble cara, o un apilado de
circuitos de cara simple.
En la figura 8 se ilustra un montaje en el cual
la tarjeta 1 está constituida por dos circuitos de cara simple 21a,
21b apilados. En este montaje, una primera lengüeta 7a está
conectada al primer circuito 21a y unida a un contacto 4 a través
de una capa de cobre 22 de dicho primer circuito 21a. Este contacto
4 está unido a una lengüeta 7b a través de una capa de cobre 23
depositada en el segundo circuito 21b.
Con un montaje de este tipo que utiliza varios
circuitos apilados, es posible soldar un mismo elemento en dos o
varios circuitos superpuestos, lo que permite disponer enlaces
cruzados y aumentar la complejidad de los circuitos realizados.
A este efecto, las colas de las lengüetas o
contactos están repartidas preferiblemente en varios niveles,
correspondientes a las diferentes capas de circuitos.
La figura 9 ilustra un modo de realización del
enlace entre la tarjeta electrónica 2 y la tarjeta de potencia 1 en
la que se utiliza, para asegurar la unión entre dichas tarjetas,
una pluralidad de pistas 24 situadas en la tarjeta electrónica y
que se prolongan más allá de dicha tarjeta 2 para constituir pistas
que atraviesan la tarjeta de potencia 1. A este efecto, muescas 25
son recortadas en la tarjeta 2 entre las zonas en las que se
extienden las pistas 24 y la tarjeta 1 presenta una pluralidad de
hendiduras 26 destinadas a recibir las partes entre dichas muescas
25 situadas en dichas pistas 24 y que sobrepasan la tarjeta 2.
A su vez, la tarjeta 1 está provista, a ambos
lados de dichas hendiduras 26, de pistas 27 que se encuentran en la
prolongación de dichas pistas 24 cuando la tarjeta 2 está situada
sobre la tarjeta 1, y con las que se conectan dichas pistas 24.
De este modo, una disposición de este tipo
permite conectar la tarjeta electrónica al substrato de potencia
mediante varias posibilidades de ubicación de la tarjeta de
potencia, sin utilizar conector o tope de conexión.
Claims (7)
1. Módulo de gestión para un habitáculo de
vehículo automóvil, que comprende una caja, así como por lo menos
una tarjeta de potencia (1) y por lo menos una tarjeta de gestión
(2) dispuestas en dicha caja, caracterizado por el hecho de
que la tarjeta de gestión se extiende sensiblemente en dirección
perpendicular con respecto a la tarjeta de potencia (1), y por el
hecho de que dicha caja (13) está constituida por dos semicajas
(14, 15) que delimitan un espacio cerrado entre ellas y articuladas
alrededor de una bisagra (16) con la que forman una pieza,
comprendiendo una (15) de las semicajas medios (18) que forman
alojamientos que reciben lengüetas y/o contactos hembras que definen
conectores con dichos medios que forman alojamientos, así como un
envoltorio (17) que asegura la protección mecánica de la tarjeta de
gestión (2), y por el hecho de que la tarjeta de gestión se
extiende sensiblemente en dirección perpendicular con respecto a la
tarjeta de potencia, independientemente de que dichas semicajas
(14, 15) delimiten un espacio cerrado entre ellas o no.
2. Módulo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la tarjeta de gestión (2)
presenta una pluralidad de pistas (24) que se prolongan más allá de
dicha tarjeta, pistas (24) configuradas en dicha tarjeta (2) por
medio de zonas separadas por muescas (25), y por el hecho de que la
tarjeta de potencia (1) está provista de una pluralidad de
hendiduras (26) en las que dichas zonas que configuran dichas
pistas (24) están destinadas a extenderse, y a su vez dicha tarjeta
de potencia (1) está provista al nivel de dichas hendiduras, de
pistas (27) a las cuales se conectan las pistas (24) de la tarjeta
de gestión (2).
3. Módulo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que la tarjeta de
potencia (1) comprende varios circuitos impresos de cara simple
superpuestos (21a, 21b).
4. Módulo según una de las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado por el hecho de que la tarjeta de potencia
(1) comprende un circuito impreso flexible.
5. Módulo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por el hecho de que la semicaja
(15) que comprende medios (18) que forman alojamientos que reciben
lengüetas y/o contactos hembra, así como un envoltorio (17) que
asegura la protección mecánica de la tarjeta de gestión, dispone
asimismo de un alojamiento (19) para un componente soldado
directamente a la tarjeta de potencia (1).
6. Procedimiento para la realización de un módulo
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por las diferentes etapas siguientes:
- -
- se introduce la tarjeta de gestión, las lengüetas y los contactos hembra (4, 7) en los alojamientos (18) que les corresponden en una de las semicajas (15);
- -
- a continuación se instala la tarjeta de potencia (1) en los extremos de dichas lengüetas y contactos (4, 7), así como en la tarjeta de gestión (2);
- -
- se sitúan en dicha semicaja y la tarjeta de potencia (1) el o los eventuales componentes de potencia (10);
- -
- a continuación se realiza, en la cara de la placa en la que desembocan los extremos de las lengüetas, de los contactos (4, 7) y del o de los eventuales componentes de potencia (10) del tipo del relé, una soldadura por arrastre;
- -
- se cierran las dos semicajas (14, 15) una sobre la otra.
7. Caja de módulo de gestión según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por el hecho de que
está constituida por dos semicajas (14, 15) que delimitan un
espacio cerrado entre ellas y que están articuladas alrededor de
una bisagra (16) con la que forman una pieza, comprendiendo una
(15) de estas semicajas medios que forman alojamientos destinados a
recibir lengüetas y/o contactos hembra (4, 7) que definen
conectores con dichos medios que forman alojamientos, así como un
envoltorio (17) destinado a asegurar la protección mecánica de la
tarjeta de gestión.
Applications Claiming Priority (2)
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1998
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