ES2242190T3 - Sistema de distribucion de alimentacion electrica. - Google Patents
Sistema de distribucion de alimentacion electrica.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE DISTRIBUCION DE POTENCIA ELECTRICA QUE TIENE UNA PLURALIDAD DE PLACAS CONDUCTORAS (204-206), EN DONDE CADA PLACA CONDUCTORA INCLUYE UNA ORDENACION DE ENCADENAMIENTOS DE CONTACTO (208) QUE ESTAN CONECTADOS ELECTRICAMETE A OTROS ENCADENAMIENTOS DE CONTACTO POR TRAZAS CONDUCTORAS FORMADAS INTEGRALMENTE. ESTAS PLACAS CONDUCTORAS PUEDEN ESTAR APILADAS VERTICALMENTE, CON CONTACTO ELECTRICO ENTRE LOS ENCADENAMIENTOS DE CONTACTO SELECCIONADOS EN DIFERENTES PLACAS CONDUCTORAS ESTANDO PROPORCIONADOS POR TERMINALES CONDUCTORAS (210). CADA PLACA CONDUCTORA ESTA SELECTIVAMENTE REVISTADA CON UNA CAPA AISLANTE PARA ELIMINAR EL CONTACTO ELECTRICO INDESEADO.
Description
Sistema de distribución de alimentación
eléctrica.
Esta invención está relacionada, en general, con
un sistema de distribución para señales eléctricas y, en particular,
con un sistema de distribución de alimentación eléctrica, y está
dirigido más en particular a la distribución de alimentación
eléctrica en un vehículo.
Los primeros vehículos motorizados apenas tenían
un sistema eléctrico. Todo lo que se requería era alguna manera de
generar y distribuir un potencial de ignición a cada uno de los
cilindros del pequeño motor de combustión interna que accionaba
estos primeros vehículos.
La necesidad de ver la carretera por delante
durante la conducción de noche dio lugar al primer accesorio
eléctrico: las luces delanteras. Se añadió la iluminación interior
para comodidad del conductor, y se consideró adecuada una única luz
de cola. Siguieron las luces de intermitente, pero el simple
receptor de radio del vehículo no hizo su aparición hasta varios
años después.
El automóvil moderno es una impresionante
colección de equipamiento eléctrico: desde el equipo de sonido
estéreo hasta el aire acondicionado; desde el accionamiento de
ventanillas, espejos y asientos hasta los sistemas de entrada sin
llave; desde las alarmas de vehículo hasta la memoria de la posición
del asiento y hasta los asientos calentados eléctricamente. La
complejidad de los sistemas eléctricos del vehículo ha crecido casi
exponencialmente desde la introducción del automóvil.
Los sistemas eléctricos de automóviles y camiones
son una formidable combinación de circuitos de alta corriente y baja
corriente. En muchos casos, se requieren relés para fines de
control, y todos los circuitos deben estar dotados de fusibles
adecuadamente para proteger componentes costosos y para prevenir
contra el peligro de fuego. Con el fin de facilitar la sustitución
de fusibles y relés, y para simplificar la interconexión de
equipamiento eléctrico, se han probado muchos sistemas diferentes de
distribución de alimentación eléctrica.
Una solución que ha sido probada con cierta
constancia es centralizar el montaje de fusibles y relés, y después
encaminar las conexiones de entrada y salida desde este sitio
central. Los primeros sistemas construidos utilizando esta solución
incluían una gran cantidad de cableado punto a punto. El cableado a
mano es muy costoso y las operaciones de cableado manual son una
fuente de errores de cableado que tienen un impacto negativo sobre
la calidad del producto. Además, los mazos masivos de cableado crean
un peligro de cortocircuitos o fuegos.
Otro enfoque ha sido la construcción de redes de
distribución a la medida, estampadas como tiras de finas láminas de
metal ("pistas estampadas"). Estas pistas estampadas están
formadas a partir de láminas metálicas que tienen unas lengüetas de
contacto que sobresalen a través de aberturas en vainas de plástico
diseñadas a la medida. Aunque este enfoque conlleva una mayor
calidad del producto, los costes de las herramientas son muy altos,
ya que virtualmente cada uno de los modelos de automóvil requiere un
sistema de distribución exclusivo. Al menos algo de este aspecto de
exclusividad es debido a la proliferación de empaquetamientos de
fusibles y relés. Un producto de distribución debe ser capaz de
acomodar los componentes de fusibles y de relés seleccionados por el
fabricante.
Aún otro enfoque adicional se ha centrado
alrededor del uso de tecnología de placas flexibles de circuito, o
"circuitos flexibles". Los circuitos flexibles se construyen
depositando material conductor entre dos capas aislantes flexibles.
Aunque los requisitos de distribución exclusivos de cada modelo de
vehículo requerirían circuitos flexibles exclusivos para cada
aplicación, los costes de las herramientas son muchos más bajos que
en el enfoque de estampación de metal / alojamientos de plástico a
la medida que se han descrito anteriormente. La principal desventaja
de la solución de circuitos flexibles es que las capas conductoras
son muy delgadas, y entonces las densidades de alta corriente
requeridas en la distribución de alimentación del vehículo conducen
a eventuales sobrecalentamientos y fallos.
En el documento
US-A-3 923 359 se describe un
aparato de distribución de alimentación eléctrica, de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación 1.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema de distribución de alimentación eléctrica
que pueda ser hecho a la medida para un vehículo en particular con
relativa facilidad, que evite altos costes de herramientas para los
componentes diseñados a la medida, que sea fiable en un entorno de
alta corriente, que acomode una amplia gama de paquetes de fusibles
y relés y que sea relativamente económico de fabricar.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un aparato de distribución de alimentación eléctrica que
comprende:
una pluralidad de capas conductoras de circuito
apiladas verticalmente, incluyendo cada capa una agrupación
rectangular de terminales de contacto,
donde al menos algunos de los terminales de
contacto están eléctricamente conectados a otros terminales de
contacto seleccionados de la misma capa conductora de circuito, a
través de pistas conductoras formadas integradamente y caracterizado
porque
cada una de las capas conductoras de circuito
está al menos parcialmente recubierta de un material plástico
eléctricamente aislante y porque el aparato comprende además
una pluralidad de pastillas de conducción que
proporcionan un contacto eléctrico entre terminales de contacto
seleccionados entre diferentes capas conductoras seleccionadas.
Se describirán ahora ejemplos de la presente
invención, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
La figura 1(a) es una vista superior
ampliada en planta de una placa conductora estampada de la presente
invención;
La figura 1(b) es un vista parcial
ampliada en planta, tomada a lo largo de la línea 1b de la figura
1(a);
La figura 2(a) es una vista superior en
planta de otro modo de realización de la presente invención;
La figura 2(b) es una vista en corte
transversal, tomada a lo largo de las líneas
2(b)-2(b) de la figura
2(a);
La figura 2(c) es una vista inferior en
planta de la placa conductora de circuito de la figura
2(a);
La figura 2(d) es una vista lateral del
alzado de otro modo de realización de la presente invención;
La figura 2(e) es una vista ampliada de la
disposición de las tres capas conductoras de circuito utilizadas en
la figura 2(d);
La figura 2(f) ilustra otra disposición de
las tres placas conductoras de circuito utilizadas en la figura
2(d);
La figura 3(a) es una vista lateral en
corte de las placas conductoras de circuito apiladas verticalmente
en un alojamiento;
La figura 3(b) es una representación
estilizada en sección de las patillas conductoras que penetran en
las placas conductoras de circuito;
Las figuras 4(a) - (c) son vistas
superior, lateral y posterior, respectivamente, de un terminal de
patilla adecuado para ser utilizado con la presente invención;
Las figuras 5(a) - (c) son vistas
superior, lateral y frontal de un resorte final adecuado para ser
utilizado con el terminal de patilla de la figura 4;
La figura 6 es una vista en corte, estilizada, de
un aparato de distribución de alimentación eléctrica, mostrando la
interconexión con una placa de circuitos;
La figura 7(a) es una vista en planta
ampliada de un modo de realización alternativo de una placa
conductora de acuerdo con la presente invención, con una porción de
la capa aislante cortada;
La figura 7(b) es una vista parcial
ampliada, en planta, tomada a lo largo de la línea 7b de la figura
7(a);
La figura 8 es una vista superior en planta de
una placa conductora de acuerdo con la presente invención;
La figura 9 es una vista inferior en planta de la
placa conductora de la figura 8;
La figura 10 es una vista lateral en sección que
ilustra las placas conductoras del modo de realización alternativo
en una configuración apilada verticalmente;
La figura 11 es una vista superior en planta de
otra característica de la presente invención que representa las
placas conductoras en una configuración apilada lateralmente con
porciones de extensión conductoras y con puentes conductores;
La figura 12 es una vista superior en planta de
la capa superior de la configuración apilada de la figura 11;
La figura 13 es una vista superior en planta de
la capa intermedia de la configuración apilada de la figura 11;
La figura 14 es una vista superior en planta de
la capa inferior de la configuración apilada de la figura 11;
La figura 15 es una vista lateral del alzado de
la configuración apilada de la figura 11;
La figura 16 es una vista lateral en sección de
una disposición apilada verticalmente de placas conductoras en
combinación con una placa de circuito impreso;
La figura 17 es una vista inferior en planta del
modo de realización de la figura 16, que ilustra la colocación de
los componentes electrónicos en la placa de circuitos; y
la figura 18 es un diagrama esquemático de los
circuitos ilustrados en la figura 17.
Hemos desarrollado un sistema fiable, de bajo
coste, para la distribución de alimentación eléctrica, que encuentra
un uso particular en un vehículo. Sin embargo, la invención descrita
no está limitada a aplicaciones en vehículos y puede ser utilizada
para cualquier operación que requiera un panel de distribución de
alimentación, capaz de admitir una arquitectura de cableado
eléctrico de amplia gama. Proporcionamos una placa conductora de
circuitos que tiene un diseño repetitivo de aberturas y cortes
preformados. Los cortes preformados están dispuestos de manera que
el material que queda rodeando a las aberturas definen caminos de
circuito eléctrico que se extienden desde cada abertura e
interconectando a éstas. El camino del circuito deseado se crea
mediante el aislamiento eléctrico selectivo de las aberturas y de su
material circundante, de otras aberturas y su material circundante.
Se apilan múltiples placas de circuito para proporcionar un panel de
distribución deseado. Se consigue una interconexión entre las placas
de circuito apiladas utilizando patillas de conexión situadas en las
aberturas para interconectar los circuitos definidos en las
sucesivas placas de circuitos. La colocación de las aberturas es tal
que acomodan a los elementos estándar de circuito, es decir,
fusibles, relés, etc. que pueden ser instalados en los caminos del
circuito formados. Con la adición de estos elementos de circuito
activos, un panel completo es capaz de servir como procesador
central para todo el vehículo. La invención puede ser comprendida
mejor con referencia a las figuras de los dibujos que se
acompañan.
Las figuras 1(a) y 1(b) son vistas
superiores en planta de un ejemplo de placa conductora de circuito
preparada de acuerdo con la invención y representada, en general,
con el número 100. Preferiblemente, la placa conductora de circuito
está fabricada mediante estampación a partir de una lámina
conductora metálica que tiene un espesor desde alrededor de 0,5
hasta alrededor de 1,3 mm. Serían aceptables muchos materiales
conductores diferentes, de espesores diferentes, dependiendo del uso
pretendido de las placas de circuito. Para uso en vehículos, el
metal preferido es cobre. La placa conductora ilustrada está
estampada a partir de cobre de 0,8 mm CDA 110 semiduro. En un modo
de realización preferido, para facilitar las posteriores operaciones
de soldadura, la placa conductora 100 de circuito está chapada o
recubierta de estaño para proporcionar un espesor de la capa de
estaño desde alrededor de 0,005 hasta alrededor de 0,01 mm. El
material conductor puede estar previamente chapado o recubierto
antes de la operación de estampación, o puede añadirse el chapado o
recubrimiento más tarde. Una de las composiciones preferidas para el
material de soldadura en una base de cobre es una composición de
soldadura de estaño. Naturalmente, puede sustituirse el material de
soldadura antes descrito por otras composiciones adecuadas,
conocidas por los expertos en la técnica aplicable.
Una característica de la placa conductora (100)
de circuito es una pluralidad de primeros terminales (101) de
contacto interconectados. Los primeros terminales (101) de contacto
están formados mediante la estampación de una pluralidad de cortes
(101C) entre las líneas centrales verticales (101A) y las líneas
centrales horizontales (101b). Las porciones vertical y horizontal
de cada uno de los cortes (101c) son estampaciones rectangulares.
Según lo ilustrado, el corte (101c) es una cruz tipo Griego, como se
define en la página 309 del Noveno Diccionario Colegial de Webster.
Los cortes (101c) están separados según un diseño predeterminado. En
este ejemplo, las líneas centrales verticales (101e) a través de las
patas verticales de las cruces (101c) son paralelas a las líneas
centrales (101a) de los terminales de contacto y las líneas
centrales horizontales (101d) de la cruz son paralelas a las líneas
centrales horizontales (101b) de los terminales.
Además, la placa conductora 100 tiene como opción
una pluralidad de segundos terminales (107) de contacto y terceros
terminales (108) de contacto. Los terminales (101) de contacto son
todos ellos preferiblemente idénticos, y los segundos terminales
(107) de contacto son generalmente contiguos a un extremo de la
placa conductora. Los terminales (107) de contacto, según lo
ilustrado, no son idénticos, pero pueden serlo si se desea. Los
terceros terminales (108) están dispuestos de manera que
proporcionan un diseño de rejilla en ángulo recto como se muestra en
la figura 1(b). Es decir, los grupos verticales de los
terminales (101) de contacto tienen líneas centrales verticales
(101A) que se extienden paralelas entre sí, y los grupos
horizontales de terminales de contacto tienen líneas centrales
horizontales (101B) que se extienden paralelas entre sí. Las líneas
centrales horizontales (101B) forman una intersección ángulo recto
con las líneas centrales verticales (101A). Las líneas centrales
verticales (101A) están, cada una de ellas, igualmente separadas
entre sí y, preferiblemente, separadas de forma que alojen un
minifusible, tal como un minifusible estilo ATM, fabricado por la
División Bussmann de Cooper Industries.
Las líneas centrales horizontales (101B) están
también igualmente separadas entre sí y, preferiblemente, separadas
de forma que alojen un minifusible como se ha descrito
anteriormente. Así, tanto las líneas centrales verticales como las
horizontales de los terminales de contacto están separadas
sustancialmente en la misma distancia. En el modo de realización
preferido, las líneas centrales de los terminales de contacto están
separadas a una distancia desde alrededor de 7,9 hasta alrededor de
8,1 mm.
Naturalmente, no es necesario adherirse
estrictamente a la disposición de agrupación rectangular de los
terminales de contacto. Para una aplicación particular, puede
descubrirse que es mejor una combinación triangular, hexagonal,
circular, elíptica u otra combinación de estas disposiciones de
terminales de contacto. Por ejemplo, con una agrupación triangular o
hexagonal de terminales de contacto, el sistema de coordenadas
formado por las líneas centrales de los terminales de contacto ya no
sería rectangular en su naturaleza, sino que formaría, en un
ejemplo, triángulos o hexágonos concéntricos. Las separaciones de
las líneas centrales permanecerían dispuestas de manera que serían
conformes con la separación de contactos de los componentes estándar
de la industria.
Para cualquier agrupación de terminales de
contacto, la separación de centro a centro sería tal que acomodaría
los componentes con una separación estándar de los conductores (o un
múltiplo entero de una separación estándar) en más de una dirección,
proporcionando así una gran cantidad de flexibilidad en la
orientación de los componentes.
Los primeros terminales (101) de contacto están
ilustrados con una forma sustancialmente cuadrada. Sin embargo, la
forma de los terminales de contacto se determina mejor por el uso
final de las placas de circuito. El uso puede exigir que los
terminales de contacto no sean rectangulares, triangulares,
circulares o elípticos, o de cualquier otra forma deseada, como se
ilustra más adelante. Generalmente, la placa (100) de circuitos
tiene al menos 9 primeros terminales (101) de contacto. Aunque los
primeros terminales (101) de contacto están representados en la
figura con orificios (106) de un tamaño uniforme a su través, los
terminales de contacto podrían ser fabricados también sin aberturas,
o con aberturas de dimensiones variables. Los segundos y terceros
terminales (107 - 108) de contacto tienen formas irregulares que son
utilizadas para sostener otros componentes diversos, tales como
relés y fusibles de otros tamaños.
Los terminales (101, 107, 108) de contacto se
ilustran formando una conexión eléctrica con otros terminales de
contacto seleccionados, por medio de pistas conductoras (102)
formadas integradamente. En el modo de realización preferido, hay al
menos tres pistas conductoras (102) por cada terminal (101). Estas
pistas conductoras (102) están formadas mediante el troquelado por
estampación utilizado para la fabricación de placas conductoras de
circuito, aunque no se excluyen otros métodos de formar estas pistas
que se les ocurrirán a los expertos en esta técnica de fabricación.
Tanto la placa conductora de circuitos como las pistas conductoras
podrían ser fabricadas utilizando, por ejemplo, un proceso de
decapado. En su aplicación, algunas de estas pistas conductoras
(102) son eliminadas mediante una operación posterior para asegurar
que la conexión eléctrica se hace solamente entre algunos terminales
(101, 107, 108) de contacto seleccionados, como se describe con más
detalle a continuación.
La placa conductora (100) de circuito incluye
también una pluralidad de primeros contactos eléctricos (103) de
conectador en un extremo de la placa de circuitos, y una pluralidad
de segundos contactos eléctricos (104) en el otro extremo de la
placa de circuitos. Los contactos eléctricos (103 - 104) se forman
integradamente durante la fabricación, y son coplanarios con una
extensión hacia fuera de la sección del cuerpo principal de la placa
conductora de circuito. La figura 1 muestra estos contactos (103 -
104) unidos en un punto distal del cuerpo principal de la placa
conductora de circuito mediante varillas de material (105, 109). Los
contactos son formados de esta manera durante el proceso de
fabricación para evitar que los contactos se doblen o se dañen de
alguna otra manera. Las varillas de material (105, 109) pueden ser
eliminadas mediante una operación de corte en una etapa posterior de
la fabricación. De manera alternativa, naturalmente, las varillas de
material (105 - 109) no necesitan ser utilizadas en absoluto.
Otra característica es que las aberturas u
orificios (110) de los segundos y terceros terminales (107 - 108) de
contacto no están centrados en estos terminales y están situados de
manera que facilitan la conexión a la placa conductora de circuito
en disposiciones diferentes a la agrupación rectangular de los
terminales de contacto descrita anteriormente. Los orificios (110)
de montaje están provistos de separaciones variables para acomodar
la conexión eléctrica a componentes eléctricos de distintos tamaños
y a distintas disposiciones de montaje o de conexión.
Las figuras 2(a) - 2(c) ilustran
otras características de la presente invención. Éstas representan
una placa conductora de circuito aislada que tiene una placa
conductora (100A) de circuito sin las varillas (105, 109) y, al
menos parcialmente recubierta, o unido a ella, de un material
conductor no eléctrico (201). En el modo de realización preferido,
éste es un material eléctricamente aislante, tal como Rynite FR530,
94V-0, fabricado por E.I. DuPont Company y descrito
como poliéster termoplástico PET poli(tereftalatos de
etileno), pero cualquiera de los diversos plásticos u otros
materiales aislantes servirían para esta aplicación, como es bien
sabido en la técnica. Preferiblemente, el material aislante o de
separación puede aplicarse utilizando un proceso de moldeo por
inyección, en el que la placa conductora (100, 100A) de circuito es
sujetada con pinzas u otra estructura de soporte dentro del molde, y
las inserciones del molde determinan las zonas en las que se impide
que fluya el material aislante (201). Como afirmación general, puede
decirse que la placa conductora (100A) de circuito está, al menos
parcialmente, cubierta o recubierta de material aislante, con la
excepción de las zonas (202) cercanas a las porciones centrales de
los terminales (101) de contacto, y que rodea las aberturas (106,
110), las zonas (203) sobre las pistas conductoras (102) que
interconectan terminales de contacto (101) seleccionados y las zonas
(204) que se indican. Estas zonas se mantienen despejadas de
material aislante, de manera que las pistas (102) pueden ser
fácilmente eliminadas y porciones de los contactos eliminadas.
También están ilustrados en la figura 2(a) los contactos
eléctricos (103 - 104), ahora liberados de las varillas limitadoras
(105, 109) del material ilustradas en la figura 1. Debe observarse
que el material, a partir del cual se fabrica la placa conductora de
circuito, permite una rotación o doblado de los contactos eléctricos
(103 - 104), de manera que el plano de uno o más de los contactos
eléctricos (103) puede hacerse perpendicular al plano de la propia
capa conductora. Aunque no está ilustrado en la figura, esta
capacidad de cambiar el plano en el cual están orientados uno o más
de los contactos eléctricos, añade una mayor flexibilidad en
términos de interconexión con las redes externas de distribución de
alimentación, que pueden incluir conectadores eléctricos y cables
eléctricos unidos.
La figura 2(b) ilustra el espesor relativo
del material aislante (201). Según lo mostrado en la figura, el
material aislante (201) solamente se extiende hacia fuera desde una
superficie de la placa conductora de circuito, aunque no es
necesario adherirse estrictamente a esta técnica de aplicación para
un montaje apropiado. La distancia a la que se extiende el material
está determinada por la separación deseada entre dos placas
contiguas 104A. La figura 2(b) muestra las áreas vacías de la
placa de circuito, algunas de las cuales se han descrito
anteriormente, donde no se permite que fluya el material
aislante.
La figura 2(c) es una vista inferior en
planta de la placa conductora de circuito, recubierta, mostrando la
placa (100A) de circuito tras la aplicación de material
eléctricamente aislante (201). Según se indicó anteriormente, en
este modo de realización, el material eléctricamente aislante es
aplicado principalmente solamente a un lado de la placa conductora
(100A) de circuito. Sin embargo, como también se indicó, no es
necesario adherirse estrictamente a esta práctica de diseño para que
la invención funcione apropiadamente.
La figura 2(d) muestra un esquema lateral
de tres placas conductoras de circuito aisladas, apiladas
verticalmente, una sobre la otra, con contactos eléctricos (103 -
104) que se extienden hacia el exterior de las mismas. En este modo
de realización, la placa intermedia de circuito o segunda placa
aislada de circuito tenía eliminados los contactos (103 - 104) antes
de ser montada, y la placa inferior de circuito o tercera placa
tenía eliminado un conjunto de contactos (104). Dependiendo de su
utilización final, pueden eliminarse contactos seleccionados de los
grupos (103 - 104) de conductores en cada placa de circuito.
El material aislante que se adhiere a cada una de
las placas conductoras de circuito impide el contacto eléctrico no
deseado entre distintas placas conductoras de circuito. El material
aislante sirve también para otro fin. Las capas aislantes
proporcionan también la misma separación en las placas conductoras,
y ayudan a mantener las placas conductoras en una relación
sustancialmente paralela.
Como se ha mencionado anteriormente, con
referencia a la figura 2(a), el material aislante se mantiene
intencionadamente lejos de ciertas zonas, a saber, las zonas
alrededor de las porciones centrales de los terminales de contacto,
y las zonas alrededor de las pistas conductoras formadas
integradamente. Esto es debido a que una operación posterior sirve
para eliminar selectivamente las pistas conductoras formadas
integradamente entre terminales de contacto seleccionados en los que
no se desea el contacto eléctrico. Naturalmente, no es necesario
eliminar completamente las pistas conductoras, sino que pueden ser
simplemente recortadas en un extremo y dobladas hacia el exterior
del plano de la placa de circuito para evitar el contacto eléctrico.
El recubrimiento o encapsulación de la placa conductora de circuito,
en la manera descrita, actúa para sujetar juntas las placas
conductoras de circuito aún cuando fuera necesario cortar
completamente las conexiones eléctricas y físicas entre porciones
seleccionadas de la capa y el cuerpo principal de la capa. Aunque no
se muestra en la figura, la operación de estampación que se utiliza
para formar la placa conductora de circuito puede ser hecha de tal
manera que "despide" porcións de la capa conductora, tales como
las esquinas de los terminales de contacto, hacia el exterior del
plano del resto de la capa conductora, de manera que estas porcións
"despedidas" pueden ser incorporadas de manera más segura en el
material aislante, formando así una estructura más fuerte. Además,
como se describirá con más detalle a continuación, las aberturas
previamente descritas de los terminales de contacto pueden requerir
el agrandamiento para ser conformes con el proceso de montaje
inventivo, y requerirán también una soldadura para asegurar un buen
contacto eléctrico con otras capas conductoras seleccionadas. Esta
es específicamente la razón por la cual las porciones centrales de
los terminales de contacto se dejen libres de material aislante.
La figura 2(e) ilustra cómo se forma un
camino conductor dentro del aparato. En la figura se muestran tres
placas conductoras (204 - 206) de circuito diferentes. Uno de los
ahorros significativos del aparato inventivo es el hecho de que las
placas conductoras de circuito son sustancialmente idénticas antes
de la operación de recorte que elimina o desconecta pistas
conductoras seleccionadas. Se utiliza una única herramienta de
estampación para fabricar las placas conductoras de circuito, y una
única operación de moldeo "in situ" recubre o encapsula
las palcas conductoras de circuito. Hasta el momento de la operación
de recorte, que elimina o desconecta las pistas conductoras
seleccionadas y/o amplía aberturas de los terminales de contacto
seleccionados, cada una de las placas conductoras de circuito no
empieza a asumir una identidad exclusiva.
Las placas conductoras (204 - 206) de circuito de
la figura 2(e), en el modo de realización preferido, serían
recubiertas primero con una composición de material de soldadura y
después revestidas o encapsuladas con material aislante antes de la
operación de recorte que define caminos conductores específicos,
pero, por razones de claridad, no se muestran los materiales de
soldadura de recubrimiento o aislante. Puede aplicarse la
alimentación a una placa conductora superior (206) de circuito a
través de un contacto eléctrico (104). Obsérvese que las pistas
conductoras que conectaban originalmente terminales de contacto
contiguos alrededor de la periferia de la zona sombreada (207) de la
placa conductora superior (206) de circuito han sido eliminadas por
la operación de recorte, de manera que la zona sombreada (207) queda
eléctricamente aislada de la región circundante. El camino conductor
conduce a un primer terminal (208) de contacto, al cual quedaría
normalmente fijado un conectador eléctrico (no ilustrado) para
acomodar un terminal de un fusible, como está indicado. Un segundo
terminal (209) de contacto contiguo ha sido aislado eléctricamente
del resto de la zona sombreada (207), de manera que puede disponerse
otro conectador eléctrico para hacer contacto con el terminal
restante de fusible. Naturalmente, los conectadores eléctricos se
disponen generalmente como porción de una patilla conductora que
penetra en las capas conductoras. Por razones de claridad, solamente
se ilustra una de las patillas conductoras (210), y gran parte de su
longitud está indicada con líneas de puntos, ya que la longitud ha
sido exagerada para presentar una visión clara de las placas
conductoras (204 - 206) de circuito. El camino conductor se extiende
a través del primer terminal (207) de contacto, a través del
fusible, hasta el segundo terminal (209) de contacto.
En este punto, la patilla conductora (210) hace
contacto eléctrico con el terminal (209) de contacto, y extiende el
camino conductor en la dirección de una segunda placa conductora
(205) de circuito. En este camino conductor particular, no está
implicada la segunda placa conductora (205) de circuito, de manera
que la abertura en el terminal (211) de contacto a través de la cual
atraviesa la patilla conductora (210), ha sido ampliada de manera
que la patilla (210) no hace contacto eléctrico en ese punto.
Obsérvese también que en la segunda placa conductora (205) de
circuito se han eliminado ambos conjuntos de contactos eléctricos
(103 - 104) por medio de la operación de recorte, ya que estos
contactos no son necesarios en este ejemplo.
El camino conductor continúa a través de la
patilla conductora (210) hasta una placa conductora inferior (204)
de circuito, donde la patilla hace contacto eléctrico con el
terminal (212) de contacto a través del cual pasa. La zona sombreada
(213) de la placa conductora inferior (204) de circuito, ha quedado
eléctricamente aislada de las porcións circundantes mediante la
eliminación de las pistas conductoras que conectaban originalmente
terminales de contacto contiguos alrededor de la periferia de la
zona sombreada (213). El camino conductor continúa hasta un contacto
eléctrico (103) que se extiende hacia fuera desde la placa
conductora de circuito, a través de la cual puede distribuirse ahora
la alimentación a través de una red de distribución externa que se
conecta al contacto eléctrico (103) a través de un conectador de
acoplo y un conjunto de cables (no ilustrados).
La figura 2(f) es una representación
alternativa de una disposición conductora de circuito. Se aplica la
alimentación a un contacto eléctrico (104) de una placa superior
(206) de circuito, donde es distribuida a una placa intermedia 205
por medio de la disposición de patillas conductoras descrita
anteriormente (no se muestran todas las patillas por razones de
claridad). Desde un terminal de contacto de la placa intermedia
(205), la alimentación se distribuye por los terminales de contacto
ilustrados en la zona sombreada (220), donde la alimentación es
realimentada a la capa superior (206) a través de un conjunto de
terminales (226 y 221) de contacto conectados por medio de una
patilla conductora (no ilustrada). Se puede colocar entonces un
fusible, u otro componente adecuadamente separado, entre los
terminales (221 y 227) de contacto, utilizando los terminales
eléctricos en los cuales finalizan las patillas, como se ha descrito
anteriormente, continuando la alimentación de salida a uno de los
contactos eléctricos (223) en el borde de la placa superior (206) de
circuito. También se lleva la alimentación a la placa superior de
circuito desde el contacto (229) hasta el contacto (222), donde es
aplicada a un paquete de relés (224) que se ilustra
esquemáticamente. Cuando se aplica una señal de control (tierra
eléctrica) al contacto del relé apropiado, a través del conectador
eléctrico (225) de entrada, el relé se activa y aparece la tensión
de salida en el contacto de salida apropiado (228) en la placa
superior (206).
Cuando el camino eléctrico cambia desde una placa
de circuito a otra, debe hacerlo a través de una patilla conductora.
Aunque no se muestran todas las patillas conductoras en la figura
2f, por razones de claridad, una patilla conductora debe hacer
contacto eléctrico con los terminales (222 y 229) con el fin de
completar el camino de circuito deseado. De forma similar, una
patilla conductora debe penetrar en los terminales (221 y 226) con
el fin de llevar el circuito de entrada de alimentación de nuevo a
la placa superior (206). Naturalmente, las patillas conductoras
penetran usualmente en todas las capas del circuito, y las aberturas
de los terminales de contacto, a través de las cuales penetran las
patillas conductoras, deben ser agrandadas para evitar el contacto
de patillas donde no se desea un contacto, aunque esto no se ilustra
en la figura 2f para cada ejemplo en el que es deseable tal
agrandamiento de aberturas.
Las vistas del conjunto de la figura 3 sirven
además para ilustrar un conjunto completo de placas conductoras de
circuito. En la figura 3(a), hay apiladas verticalmente
cuatro placas conductoras (301 - 304) de circuito, completadas con
el material aislante asociado (307, por ejemplo), con una pluralidad
de patillas conductoras o conectadores (310) que proporcionan
contacto eléctrico entre terminales de contacto seleccionados entre
diferentes placas conductoras de circuito seleccionadas. Algunas de
las aberturas (tales como la 309) descritas previamente, en las
porcións centrales de los terminales de contacto, están hechas
sustancialmente más grandes que el diámetro exterior de las patillas
conductoras (310), de manera que no habrá contacto eléctrico con la
patilla asociada. Otras aberturas (308) tienen realmente una ligera
extrusión, como está ilustrado, de manera que la patilla es un
ajuste a presión en la abertura, y puede hacerse un buen contacto
mecánico así como un buen contacto eléctrico entre el terminal de
contacto y la patilla. Una vez que las patillas están insertadas a
través de las aberturas de los terminales de contacto, se sueldan a
cada terminal con el cual se ponen en contacto.
Pueden disponerse unas patillas conductoras
seleccionadas con conectadores eléctricos en al menos un extremo. En
la figura 3(a), cada una de las patillas (310) está ilustrada
con un conectador eléctrico (311) en un extremo. El conectador
eléctrico (311) ilustrado en esta vista está formado integradamente
como parte de la patilla, pero el conectador podría estar formado de
maneras alternativas (que se describirán después). Diversos
componentes eléctricos (312), que son fusibles en esta ilustración,
se ilustran montados de manera que los componentes (312) hacen
contacto eléctrico con los conectadores eléctricos (311). Debe
observarse que el aparato de distribución inventivo está diseñado
para acomodar diversos componentes eléctricos utilizados en los
sistemas de distribución de la alimentación eléctrica en vehículos,
incluyendo, aunque sin limitarse a ellos,
maxi-fusibles o disyuntores,
mini-relés, micro-relés, y
mini-fusibles o disyuntores. Todos estos tipos de
componentes son bien conocidos en las técnicas del automóvil.
Además, como se acomodan varias separaciones de componentes debido a
la disposición de los terminales de contacto en las placas
conductoras de circuito, y debido a que la invención contempla
diversos diseños de patillas y de conectadores eléctricos asociados,
puede acomodarse virtualmente cualquier componente eléctrico del
automóvil que pudiera ser una parte útil de tal sistema de
distribución de alimentación eléctrica, ya sea existente o aún por
desarrollar.
La figura 3(a) muestra también un
alojamiento, que en esta vista está compuesto por una porción
inferior (313) y una porción superior (314), que rodea
sustancialmente a las placas conductoras de circuito apiladas
verticalmente. El alojamiento ilustrado está fabricado con poliéster
termoplástico, relleno de vidrio al 30%. Naturalmente, son posibles
otras formas geométricas y materiales del alojamiento. El
alojamiento (313, 314) incluye una abertura (315) diseñada para
acomodar la conexión con una red externa de distribución de
alimentación eléctrica. En este caso, la abertura (315) está
diseñada para acomodar un alojamiento (no ilustrado) de conectadores
que contiene los conectadores eléctricos diseñados para acoplarse
con los contactos eléctricos (305, 306) formados integradamente con
las placas conductoras de circuito. El alojamiento de conectadores
puede incluir un mazo de cables para encaminar la alimentación de
entrada o de salida.
La figura 3(b) es una representación algo
estilizada de las patillas conductoras en una disposición
alternativa. Cada patilla (320) tiene un resorte o capuchón final
(321) que se fabrica separadamente, y que está unido a la porción
alargada (320) de la patilla por medios mecánicos (tales como un
ajuste instantáneo), o por medio de una soldadura fuerte, soldadura
normal, o técnica similar bien conocida.
Las figuras 4 y 5 muestran los detalles del
diseño de la patilla conductora de múltiples piezas. La figura
4(a) es una vista superior del terminal (401) de patilla, en
el cual pueden observarse los detalles de su construcción. La
porción tubular inferior (403) del terminal de patilla está formada
mediante una operación de estampación que hace que el material de la
porción inferior se enrolle formando una sección transversal casi
circular, dejando así una ranura longitudinal (402) que se extiende
por toda la longitud del cuerpo inferior (403) de la patilla (401).
La porción del extremo inferior está también ligeramente redondeada
por la operación de moldeo, dejando un orificio en la patilla, en la
porción inferior, que es ligeramente menor que el diámetro interno
de la estructura enrollada. Las figuras 4(b) y (c) son vistas
del alzado lateral y posterior, respectivamente, mostrando la forma
geométrica de la porción superior (404) de la patilla (401).
Preferiblemente, el terminal (401) de patilla está fabricado a
partir de cobre semiduro de 0,7 \pm 0,07 mm CDA 110, con una placa
de soldadura de 0,005/0,01 mm pulgada (que puede ser de un stock
pre-chapado). Naturalmente, la discusión precedente
no debe ser interpretada como excluyente del uso de otros materiales
y formas geométricas.
La figura 5 muestra detalles de construcción de
un resorte final diseñado para funcionar conjuntamente con el
terminal de patilla que se acaba de describir. El resorte final se
ajusta cómodamente en el terminal de patilla para proporcionar una
conexión mecánica y eléctrica segura. Preferiblemente, el resorte
final (501) está construido con acero inoxidable, de manera que el
miembro (503) de resorte formado integradamente proporcionará la
fuerza de contacto requerida para acoplar conectadores eléctricos.
Debido a su método de fabricación, el resorte final incluye también
una ranura (502) que se extiende longitudinalmente por toda su
longitud. La figura 5(a) es una vista superior, mientras que
la figura 5(b) es una vista en corte lateral y la figura
5(c) es una vista frontal del resorte final.
En la figura 6 es visible aún otra característica
inventiva más, en una representación algo estilizada del aparato de
distribución de alimentación eléctrica. El aparato de distribución
ilustrado muestra cinco placas conductoras (601) de circuito
separadas por capas de material aislante (602), con patillas
conductoras (603) que proporcionan contacto eléctrico entre
terminales de contacto seleccionados de diferentes placas
conductoras de circuito seleccionadas. Este modo de realización
ilustra que algunas de las patillas conductoras (603) terminan antes
de penetrar en todas las capas conductoras, en contraste a lo que ha
sido mostrado y descrito con referencia a las demás figuras
pertinentes de los dibujos. También hay unido a las patillas
conductoras una placa de circuito impreso de diseño convencional. La
placa de circuito impreso, además de servir de soporte a los
componentes electrónicos (605), (tales como circuitos integrados,
resistencias, condensadores, etc.), puede incluir también uno o más
conectadores (606) para proporcionar la alimentación u otra entrada
y salida de una señal electrónica. Por tanto, la distribución de
alimentación eléctrica aquí descrita puede tener fácilmente un
interfaz con una gama de componentes electrónicos, y el conjunto
completo puede ser colocado en un alojamiento, creando un módulo
electrónico robusto para su instalación en vehículos que puede
admitir registro de datos, características de control electrónico
digital, etc.
En otro modo de realización de la invención, el
factor de forma global de la placa conductora de circuito se
modifica ligeramente, y la forma de los terminales conductores queda
alterada. Estas características están ilustradas en la figura 7.
La figura 7 es una vista superior de otra placa
conductora de circuito, representada en general con el número (700).
La placa (700) de circuito está recubierta o chapada con un fino
recubrimiento de soldadura. Una superficie de la placa (700)
recubierta de soldadura ha sido moldeada o recubierta
preferiblemente con una capa (701) eléctricamente aislante. La capa
aislante (701) cubre, al menos parcialmente, la superficie de la
placa conductora (700) de circuito, de una manera muy parecida a la
descrita anteriormente con referencia a la placa conductora (100) de
circuito y al aislamiento (201). Por razones de claridad, el
material (701) eléctricamente aislante ha sido cortado en esta vista
para dejar al descubierto detalles de la fabricación de la placa
conductora de circuito. Debe observarse que las propiedades
específicas de aislamiento eléctrico de este material aislante no
son críticas, ya que el material aislante está presente
principalmente para proporcionar un enclavamiento para el
apilamiento vertical, que será descrito con detalle a continuación,
y para proporcionar la separación de contactos para la alineación
con conectadores externos. Naturalmente, el material aislante separa
también las capas del circuito, como se ha descrito
anteriormente.
La placa conductora sigue teniendo una
disposición de rejilla generalmente rectangular de líneas centrales
verticales (702a) y líneas centrales horizontales (702b). Los
terminales (702) de contacto tienen aberturas o extrusiones (703) a
través del centro de los terminales (702) de contacto. Sin embargo,
los terminales (702) de contacto no tienen el factor de forma
cuadrada particular identificable en el modo de realización descrito
anteriormente. Los terminales (702) de contacto están formados
mediante estampación de una pluralidad de cortes (705), en los que
las patas verticales y horizontales tienen extremos acampanados.
Estos proporcionan a los terminales (702) de contacto una pluralidad
de estrechas lengüetas (704) de unión o de agarre. La finalidad
específica de las estrechas lengüetas (704) de agarre será tratado
con más detalle a continuación.
Los cortes (705) tienen una forma generalmente
descrita en el Noveno Nuevo diccionario Colegial de Webster, página
309, como cruz "formée" (con forma), mientras los cortes (101C)
de la figura 1(b) están descritos como una cruz griega.
Naturalmente, la cruz de la presente invención ha sido descrita
también como similar a un trébol de cuatro hojas, en cuanto que
tiene bordes redondeados en lugar de los bordes con punta de la cruz
con forma. Los cortes (702) están separados según un diseño
predeterminado. En este ejemplo, las líneas centrales verticales
(702e) a través de las patas verticales de las cruces (702) son
paralelas a las líneas centrales (702a) de los terminales de
contacto y las líneas centrales horizontales (702d) de la cruz son
paralelas a las líneas centrales horizontales (702b) de los
terminales.
En la figura 7(a) se ilustran con fines
ilustrativos, en líneas de puntos, unas pistas conductoras (706)
formadas integradamente, solamente en algunos de los terminales
conductores (702). Según lo mostrado, todos los terminales
conductores tienen pistas (706) de interconexión que se extienden
entre los extremos anchos de cada corte estampado (705). Como se
ilustra en la figura 7(a), los terminales conductores son
generalmente cuadrados con lengüetas (704) de agarre que se
extienden desde cada esquina. Las pistas conductoras (706) de este
modo de realización son visiblemente más anchas que las pistas
conductoras (102) de la figura 1. Las pistas conductoras (706)
tienen una capacidad reforzada de transporte de corriente.
De una manera similar a la descrita
anteriormente, las placas conductoras (700) de circuito de acuerdo
con la presente invención, están formadas preferiblemente de manera
idéntica a partir de un solo moldeo por estampación y están
provistas de un material eléctricamente aislante en un único molde.
Esta uniformidad inicial de la capa conductora (700) es un factor
principal en la economía global de la solución inventiva para la
distribución de la alimentación en un vehículo.
Como se ha observado con referencia al modo de
realización descrito anteriormente, la operación de estampación que
forma la capa conductora básica puede "despedir" las esquinas
de los terminales de contacto de manera que estas esquinas pueden
ser incorporadas en el plástico de encapsulación, formando así una
estructura global más fuerte. En el modo de realización de la figura
7, las estrechas lengüetas de material (704) pueden ser despedidas
en la operación de estampación. Estas lengüetas de material (704) se
extienden hacia fuera desde la placa conductora (700) de circuito, a
una distancia mayor que las esquinas despedidas de los terminales de
contacto rectangulares del modo de realización anterior. Las
lengüetas despedidas proporcionan una fuerte estructura de unión
para el material aislante que es moldeado sobre una superficie.
Como era el caso en el modo de realización
anterior, el material eléctricamente aislante (701) se mantiene
intencionadamente lejos de ciertas zonas de la placa conductora
(700) de circuito con el fin de no interferir con operaciones
posteriores. En particular, no se permite que el material aislante
se forme cerca de las aberturas o extrusiones (703) de los
terminales conductores, ni alrededor de las pistas conductoras
(706). Como algunas aberturas o extrusiones seleccionadas (703)
pueden requerir un agrandamiento para evitar el contacto con las
patillas conductoras (descritas con más detalle a continuación), y
la herramienta de recorte debe ser capaz de hacer contacto con las
pistas conductoras (705) que han de ser eliminadas, el material
aislante se mantiene alejado de estas zonas.
Para formar la interconexión deseada entre los
terminales (702) de contacto seleccionados, se eliminan pistas
conductoras seleccionadas (705) o son recortadas posteriormente a la
aplicación del material eléctricamente aislante (701). Una ventaja
de esta falta de material aislante en la proximidad inmediata de las
pistas conductoras (706), es que las pistas conductoras que han sido
eliminadas o recortadas pueden ser identificadas mediante inspección
visual.
Como parte de la operación de eliminación o de
recorte o, de manera alternativa, en otra operación posterior, las
aberturas o extrusiones (703) en los terminales de contacto con los
cuales no se desea el contacto eléctrico, son agrandadas como las
aberturas (703a) (figura 10). Dado que las superficies exteriores de
la placa (700) de circuito están recubiertas por material de
soldadura, la superficie interior (703c) de la extrusión está
recubierta también por material de soldadura. Por tanto, la
extrusión (703) proporciona una zona (703c) de superficie
relativamente grande para que entren en contacto eléctrico las
patillas (401). Además, la soldadura de las patillas (401) con la
extrusión (703) es relativamente precisa y rápida, especialmente
cuando ambas patillas (401) y la superficie (703c) de extrusión
tienen recubrimientos de material de soldadura. La superficie (703c)
de extrusión proporciona un ajuste a presión a las patillas (401) y
las mantiene en su sitio antes y después de que las patillas (401)
estén soldadas a las extrusiones (703) de la placa de contacto. La
operación de extrusión puede ser combinada también con las
operaciones de recorte y agrandamiento, o puede conseguirse la
extrusión como parte de un proceso independiente.
Debido a que el recubrimiento de soldadura de las
placas conductoras y de las patillas conductoras utilizado para
completar la conexión eléctrica entre capas, el conjunto puede ser
soldado adecuadamente simplemente mediante calentamiento, tal como
en un proceso de reflujo de soldadura. Consecuentemente, puede
utilizarse un horno estándar de reflujo para efectuar la operación
de soldadura y/o pueden calentarse las patillas para cursar el
reflujo de soldadura.
La figura 7 sirve también para ilustrar el
despliegue de contactos eléctricos extendidos (708) formados
integradamente, que se extienden hacia fuera desde la placa
conductora (700) de circuito y son coplanarios con ella. En este
modo de realización, dos lados contiguos tienen formados
completamente los contactos eléctricos extendidos (708) que se
extienden hacia fuera desde ellos, mientras que los dos lados
contiguos restantes tienen contactos truncados (707) que se
extienden hacia fuera. Aunque los contactos extendidos (708) están
integrados en la placa (700) de circuito, pueden estar separados y
conectados a la placa (700) de circuito a través de una conexión
mecánica y eléctrica tal como un remache, soldadura o un ajuste
mecánico a presión por medio de una operación de troquelado y
prensado como está ilustrado (709) (véase la figura 7b). Como estas
partes componentes están cubiertas con soldadura antes de su unión,
el calentamiento del conjunto derrite la soldadura interna de estas
conexiones, ayudando a la unión eléctrica apropiada.
Todas las placas de circuito podrían estar
formadas con cuatro contactos trucados laterales (707). Los
contactos (708) podrían entonces ser soldados, soldados con
soldadura fuerte, remachados o unidos mecánicamente a los contactos
truncados (707) que se desee, y antes del montaje de las placas
(700) de circuito para la aplicación deseada. Así, pueden utilizarse
varios conectadores o contactos extendidos de tamaños diferentes con
la misma placa de circuito estampada. Estas configuraciones de la
placa conductora de circuito representan los bloques constructivos
básicos para las configuraciones ampliadas que se describen a
continuación.
La figura 8 es una vista superior en planta de la
placa conductora (700) de circuito que ilustra una capa de material
moldeado eléctricamente aislante (701) sobre una superficie de la
placa (700) de circuito. Se observará en esta vista de la placa
(700) de circuito aislada, que hay regiones evacuadas (802) en la
capa (701) inmediatamente circundantes y que dejan al descubierto
las aberturas (703) de los terminales de contacto y regiones
evacuadas adicionales (803) en la capa (701) inmediatamente por
encima y dejando al descubierto las pistas conductoras que
interconectan terminales de contacto seleccionados. Una porción
elevada (801) de asiento del material moldeado integradamente y
eléctricamente aislante, que se adhiere a la otra superficie de la
placa de circuito y es visible también en esta vista, está ilustrada
con más detalle en la figura 8.
La figura 9 es una vista inferior en planta de la
placa encapsulada (700) de circuito, que ilustra todavía otra
característica no incorporada en la placa de circuito de la figura
1. El asiento 801 es un reborde perimetral de material
eléctricamente aislante, formado sobre la otra superficie de la
placa conductora (700) de circuito. Como será observado por
comparación de las vistas de las figuras 8 y 9, este reborde
perimetral (801) tiene unas dimensiones interiores que son las
mismas o exceden ligeramente de las dimensiones exteriores de la
capa de material aislante (701) de la superficie superior. Así,
cuando las placas eléctricamente conductoras (700) se apilan
verticalmente, el reborde perimetral (801) de una placa (700) rodea
estrechamente el perímetro del material de la placa conductora
acoplada de una manera enclavada, asegurando así la alineación
lateral adecuada de las placas acopladas (700) que están apiladas
verticalmente, al tiempo que proporcionan aislamiento eléctrico y
una separación apropiada entre las placas.
La figura 10 es una vista en sección lateral de
tres placas conductoras (700) de circuito apiladas verticalmente. En
esta vista puede apreciarse también el aspecto enclavado de las
capas eléctricamente aislantes, ya que el reborde perimetral (801)
de la superficie inferior de una placa conductora (700) rodea y se
enclava con la capa eléctricamente aislante (701) de la placa
conductora (700) de circuito que está inmediatamente por debajo de
ella. Los bordes del reborde perimetral (801) están ligeramente
achaflanados, como está ilustrado, para facilitar la alineación con
fines de apilamiento. Además, si se desea, el perímetro exterior del
aislamiento (701) puede estar achaflanado para permitir una fácil
inserción en el reborde (801).
Las patillas conductoras 401, cuya construcción
ha sido descrita anteriormente, se muestran penetrando en las capas
conductoras apiladas (700) a través de las extrusiones (703) de los
terminales de contacto. Se muestra su configuración de extrusiones
(703). El contacto eléctrico se refuerza proporcionando una zona de
contacto mayor que la de una simple abertura.
En la figura 11 se ilustra otro aspecto de la
invención, que es una vista superior en planta de una disposición
lateral de las placas conductoras de circuito apiladas, configuradas
como un módulo de distribución de alimentación para ser utilizado en
un vehículo. Las placas contiguas y coplanarias conductoras de
circuito de los lados A y B están dispuestas con una simetría de
imagen especular. Los lados contiguos que contienen los contactos
eléctricos extendidos o conectadores (708) están orientados hacia
los bordes izquierdo e inferior del lado A, mientras que los
contactos totalmente extendidos (708) aparecen en los bordes derecho
e inferior del lado B.
Se muestran unas porciones adicionales 1101 -
1102 de extensión de contactos eléctricos conectadas eléctricamente
a contactos seleccionados de los contactos truncados (707)
dispuestos a lo largo del borde superior de los lados A y B. Estas
porciones 1101 - 1102 de extensión de contactos pueden ser
fabricadas a partir del mismo material que las propias placas
conductoras de circuito, es decir, de cobre semiduro de 0,08 mm CDA
110, aunque pueden ser suficientes otros materiales conductores
adecuados. Estas porciones 1101 - 1102 de extensión de contactos
eléctricos están unidas a los contactos truncados (707) tanto
eléctricamente como mecánicamente, por medio de una soldadura
fuerte, de remaches, o soldadura normal, por ejemplo, o por una
combinación de éstas, con el fin de asegurar tanto el contacto
eléctrico como una integridad estructural adecuada. Los restantes
contactos eléctricos truncados que no han sido seleccionados para la
conexión a las porciones de extensión de contactos eléctricos,
pueden ser truncados aún más, a nivel con el perímetro de la capa de
encapsulación eléctricamente aislante, por ejemplo.
Las figuras 12 - 14 son vistas superiores en
planta de las capas conductoras superior, intermedia e inferior,
respectivamente, de la configuración de capas conductoras apiladas
descrita anteriormente con referencia a la figura 11. La figura 13
representa la capa intermedia de la configuración, y muestra que
todos los contactos eléctricos (707) que dependen de las placas
conductoras (700) de circuito de la capa intermedia, están
truncados. Naturalmente, no es necesario truncar todos los contactos
eléctricos de las placas conductoras de circuito en los niveles
centrales de una configuración apilada, pero este truncamiento puede
hacer más fácil configurar los contactos eléctricos para la
alineación con un conectador eléctrico de acoplamiento, y ayuda a
minimizar posibilidad de un cortocircuito entre contactos
estrechamente separados.
La figura 13 ilustra también la interconexión
eléctrica entre placas conductoras (700) de circuito contiguas y
coplanarias de los lados A y B. Hay unos puentes conductores 1301,
que pueden estar formados por el mismo material que las placas
conductoras de circuito y las porciones de extensión de contactos
eléctricos, dispuestos entre contactos truncados enfrentados (707)
seleccionados entre las placas conductoras contiguas (700) de
circuito. Estos puentes conductores están conectados eléctrica y
mecánicamente a contactos seleccionados entre los contactos
eléctricos truncados (707) mediante una soldadura fuerte, remaches o
soldadura normal, o una combinación de éstas, como se ha descrito
anteriormente con referencia a las porciones de extensión de
contactos eléctricos de la figura 11. Como el peligro de
cortocircuito que involucra a uno de los contactos truncados sin
utilizar es mínimo, los contactos sin utilizar no requieren un
truncamiento adicional, pero pueden ser acortados si se desea.
La figura 14 ilustra la interconexión de unas
porcións 1401 - 1403 de extensión de contactos eléctricos con
contactos seleccionados de los contactos eléctricos truncados (707)
del nivel inferior del módulo de distribución de alimentación. Como
podrá observarse en las figuras 11 y 14, las porcións de extensión
de contactos eléctricos pueden proporcionar tanto la interconexión
entre placas de circuito contiguas y coplanarias, como la capacidad
de conexión eléctrica fuera del módulo (como en 1101), o una manera
de unir múltiples conexiones desde una placa de circuito a un punto
fuera del módulo (como en 1402), o bien una conexión extendida única
a un punto de contacto fuera del módulo (1403).
La figura 15 es una vista en alzado lateral del
módulo de distribución de alimentación representado en la figura 11.
Debido a que los puentes conductores 1301 que unen las placas de
circuito contiguas coplanarias, están formados por el mismo material
relativamente rígido que las propias placas de circuito, el módulo
de distribución de alimentación completo forma una estructura
relativamente rígida y robusta. Naturalmente, el módulo completo
estaría normalmente dispuesto dentro de un alojamiento de plástico
(no ilustrado) para proporcionar una resistencia estructural
adicional, resistencia al tiempo atmosférico, y medios para soportar
y fijar los alojamientos de conectadores eléctricos.
Las figuras 16 y 17 ilustran el uso de placas
conductoras de circuito apiladas verticalmente que tienen, cada una
de ellas, un separador apropiado (701) y un reborde (801) sobre
ellas en combinación con una placa de circuito impreso convencional.
La figura 16 es una vista en sección lateral de una pluralidad de
placas conductoras 700 de circuito dispuestas en una configuración
vertical apilada, muy parecida a la descrita con referencia a la
figura 10 anterior. Además, la figura 16 ilustra la interconexión de
los circuitos electrónicos dispuestos sobre una placa de circuito
impreso 1601 con los circuitos electrónicos de la disposición de
placas conductoras apiladas.
Los componentes electrónicos 1602 están
dispuestos sobre la placa de circuito impreso 1601 de acuerdo con
las líneas maestras comúnmente aceptadas del diseño de placas de
circuito impreso. De forma preferida, la placa de circuito impreso
1601 es una placa de un solo lado que tiene orificios chapados a su
través para facilitar la conexión con las patillas conductoras que
penetran en el circuito impreso y en las placas conductoras que
forman las capas restantes. Sin embargo, el uso de una placa de
circuito impreso de un solo lado no es una desventaja, ya que pueden
implementarse las conexiones cruzadas necesarias sobre una de las
capas de la placa conductora, si fuera necesario. La capacidad de
conseguir una alta densidad de circuito es una de las ventajas de la
configuración inventiva.
La figura 18 es un diagrama esquemático de los
circuitos electrónicos dispuestos sobre la placa de circuito impreso
de la figura 17. Como está ilustrado, pueden implementarse incluso
circuitos complicados, tales como los módulos de control basados en
microprocesadores, por medio de una combinación de una placa de
circuito impreso y una pluralidad de placas conductoras en una
disposición apilada.
Los inventores han descrito aquí un aparato de
distribución de alimentación eléctrica que es económico de fabricar,
fácilmente adaptado para aplicaciones de modelos específicos y con
un empaquetamiento duradero.
Claims (16)
1. Un aparato de distribución de alimentación
eléctrica que comprende:
una pluralidad de capas conductoras (100) de
circuito, apiladas verticalmente, incluyendo cada capa (100) una
agrupación rectangular de terminales (101) de contacto,
donde al menos algunos de los terminales (101) de
contacto están eléctricamente conectados a otros terminales (101) de
contacto seleccionados de la misma capa conductora (100) de
circuito, a través de unas pistas conductoras (102) formadas
integradamente, y caracterizado porque
cada una de las capas conductoras (100) de
circuito está al menos parcialmente recubierta de un material
plástico eléctricamente aislante, y porque el aparato comprende
además
una pluralidad de patillas (320) de conducción
que proporcionan un contacto eléctrico entre terminales (101) de
contactos seleccionados de diferentes capas conductoras
seleccionadas (100).
2. El aparato según la reivindicación 1, en el
que cada una de las capas conductoras (100) de circuito está al
menos parcialmente encapsulada en un material eléctricamente
aislante.
3. El aparato según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que el material eléctricamente aislante
cubre sustancialmente toda la capa conductora (100) de circuito,
excepto al menos una porción de los terminales (101) de contacto y
al menos una porción de las pistas conductoras (102).
4. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que al menos una de las capas
conductoras (100) de circuito incluye al menos un contacto eléctrico
(103) formado integradamente y coplanario con ella, extendiéndose el
contacto hacia fuera desde la capa conductora (100) de circuito,
haciendo contacto eléctrico con al menos uno de los terminales (101)
de contacto, y dispuesto para proporcionar contacto eléctrico con
una red externa de distribución de alimentación eléctrica.
5. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que al menos una de las patillas
conductoras (320) incluye un conectador eléctrico (321) en al menos
un extremo.
6. El aparato según la reivindicación 5, en el
que hay dispuesto un componente eléctrico para hacer contacto con el
conectador eléctrico (321).
7. El aparato según la reivindicación 5, en el
que el componente eléctrico está formado integradamente con la
patilla conductora (320).
8. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye además un alojamiento
(313, 314) sustancialmente circundante a las capas conductoras (100)
de circuito, apiladas verticalmente, teniendo el alojamiento (313,
314) al menos una abertura a su través para acomodar una conexión
con una red externa de distribución de alimentación eléctrica.
9. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las capas conductoras (100)
están fabricadas a partir de material conductor con un espesor de
0,5 a 1,3 mm.
10. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que las patillas conductoras
(320) incluyen una porción tubular inferior (403) y una porción
superior de conectador.
11. El aparato según la reivindicación 10, en el
que la porción tubular inferior (403) está formada mediante una
operación de estampación que deja una ranura longitudinal (402) que
se extiende sustancialmente a través de la porción tubular inferior
(403).
12. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la capa (100) es cuadrada y
los terminales de contacto (101) están separados por una distancia
de centro a centro de alrededor de 8,0 mm.
13. El aparato de cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 12, en el que la porción tubular inferior
(403) y la porción superior de conectador están formadas
integradamente.
14. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el material conductor es
cobre.
15. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 14, en el que la operación de estampación
permite la inclusión de una disposición de terminales (101) de
contacto, en el que al menos algunos de los terminales (101) de
contacto están separados de los terminales (101) de contacto
contiguos por unas pistas conductoras (102) formadas integradamente,
y de forma tal que las capas conductoras (100) son sustancialmente
idénticas tras la estampación; y
en el que las estampaciones conductoras son
sometidas a una posterior operación de recorte para eliminar
selectivamente las pistas conductoras (102) no deseadas, para formar
los caminos conductores deseados, haciendo así a cada capa
conductora (100) sustancialmente diferente a las demás capas
conductoras (100).
16. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que hay al menos tres capas
conductoras (100) de circuito, teniendo cada una de ellas una
dimensión exterior sustancialmente idéntica y un perfil exterior
plano;
en el que cada capa conductora (100) de circuito
está separada de las demás y se extiende sustancialmente paralela a
las demás capas (100);
donde cada capa conductora (100) tiene el mismo
número de primeros y segundos terminales (101) de contacto, estando
algunas de dichas capas conductoras (100) directamente sobre los
primeros terminales (101) de contacto correspondientes de las demás
capas conductoras, extendiéndose una pluralidad de conectadores
eléctricos (321) a través de cada una de las capas conductoras
(100), haciendo contacto selectiva y eléctricamente algunos de
dichos conectadores eléctricos (321) con algunas de las capas
conductoras (100); y comprendiendo además
una pluralidad de circuitos eléctricos que pasan
desde un contacto eléctrico a través de una pluralidad de primeros
terminales (101) sobre una placa conductora, y al menos un primer
terminal de otra placa conductora (100) y a otro contacto
eléctrico;
donde dichos circuitos pueden cerrarse por medio
de una conexión apropiada a una red externa de distribución de
alimentación.
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