DE19611584A1 - Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische Schaltungen - Google Patents
Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische SchaltungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Betriebsbehältnisse für
elektrische und elektronische Schaltungen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Insbesondere betrifft die Erfindung Betriebsbehältnisse für
elektrische und elektronische Schaltungen, deren neue
Eigenschaften hinsichtlich Aufbau, Form und Gestaltung mit
einem Maximum an Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit die
Aufgabe erfüllen, für die sie speziell entworfen wurden.
Die Patentschrift ES-92.00325 desselben Anmelders offenbart den
Aufbau eines Betriebsbehältnisses als Einrichtung für die
Verbindung verschiedener Stromkreise, die durch Sicherungen
geschützt sein können oder auch nicht, ebenso wie für
verschiedene Bauelemente, wie Relais, elektronische Baugruppen
und Verbindungsglieder, wobei all dies insbesondere im
Automobilbereich eingesetzt wird. Dieses Betriebsbehältnis wird
in der zuvor erwähnten Patentschrift als eine zentralisierte
Einrichtung für die Verbindungen des elektrischen Systems eines
Automobils gekennzeichnet, welche vorher vollständig oder
teilweise über verschiedene Punkte des Automobils verteilt
waren und welche aufgrund des Verfahrens zur Herstellung von
Betriebs-behältnissen nach dem Patent ES-92.00325 an einem
einzigen Punkt vereinigt wurden, womit nicht nur der Aufbau
eines großen Teils des elektrischen Systems eines Automobils
vereinfacht wurde, sondern auch die leichte Lokalisierung von
Fehlern und, wenn nötig, deren schnelle Behebung an einem
einzigen Punkt gesichert ist. Trotz dem zuvor Erwähnten gibt es
innerhalb eines Automobils weiterhin verschiedene elektronische
Bauelemente, die Funktionen steuern, welche zum Automobil
hinzugefügt wurden, und welche eine Reihe von Annehmlichkeiten
und Vorteilen zur Folge haben, die sowohl die Aufgabe des
Fahrens als auch die bessere Steuerung aller Teile und
Funktionen vereinfachen.
In dem betreffenden Bereich bestehen Signalschaltungen aus
Leiterplatten, die speziell dafür vorgesehen sind, eine
Stromstärke von weniger als 5 A aufzunehmen und eine Dicke des
Leiterelements aus Kupfer von 35 bis 105 Mikrometer aufweisen,
womit sie speziell dafür ausgelegt sind, Relais und
Automobilelektronik im allgemeinen zu steuern.
Leistungsschaltungen mit einer Aufnahmefähigkeit bis zu 400 A
werden für Leiterplatten jedoch mit einer Dicke des
Leiterelements bis zu 400 Mikrometer hergestellt, so daß sie in
der Lage sind hohe Leistungen in das Innere des Automobils zu
leiten.
Der Stand der Technik nutzt das Betriebsbehältnis als eine
Einrichtung zur Verbindung verschiedener elektronischer
Baugruppen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, diese
elektronischen Baugruppen oder Funktionen mittels verschiedener
Arten von Architektur und Verbindung zwischen den Signal
stromkreisen (Signalschaltungen) und den Arbeitsstromkreisen
(Leistungsschaltungen=Schaltungen für höhere Leistungen)
innerhalb des Betriebsbehältnisses zu integrieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der vorgeschlagenen Erfindung sind alle Verbindungen der
früheren Bauelemente mittels einer oder mehrerer Leiterplatten
miteinander vereinigt, so daß die Betriebsbehältnisse
gleichzeitig als elektrisches Verteilungszentrum und als
elektronisches Funktionszentrum fungieren.
Die vorgeschlagene Erfindung führt dann die Integration von
Signalschaltungen und Leistungsschaltungen mit verschiedenen
Arten der Architektur aus, wie die Integration der
elektronischen Bauelemente auf einer 400-Mikrometer-Leiterplatte,
die Integration einiger der elektronischen
Bauelemente auf einer gemischten Leiterplatte, wie derjenigen,
die von 105-Mikrometer-Schichten auf der einen und 400-Mikrometer-Schichten
auf der anderen Seite gebildet wird, die
Integration elektronischer Bauelemente auf einer Leiterplatte
von 35 Mikrometern in Verbindung mit einer anderen von 400
Mikrometern.
Die vorgesehenen Arten der integrierten Architektur, die im
Folgenden beschrieben werden, benutzen eine 400-Mikrometer-Technologie
für gedruckte Leistungsschaltungen und gemischte
Signal- und Leistungsschaltungen mit den folgenden Vorteilen:
- a) leichter als das herkömmliche System,
- b) weniger sperrig als das herkömmliche System,
- c) Verringerung der Kosten für das Gesamtsystem,
- d) einfache Montage des Behältnisses auf dem Fahrzeug aufgrund der Integration verschiedener Baugruppen in einem System,
- e) Verringerung der Anzahl der Verbindungsglieder,
- f) Verringerung der Systemverkabelung,
- g) Vermeidung von Montagefehlern aufgrund der Verringerung der Anzahl von integrierten Bezugspunkten.
Andere Einzelheiten und Eigenschaften der vorliegenden
Patentanmeldung werden durch die nachfolgende Beschreibung
näher erläutert, welche sich auf die beigefügten Zeichnungen
bezieht, in denen die bevorzugten Einzelheiten schematisch
dargestellt sind. Diese Einzelheiten werden nur beispielhaft
angegeben und beziehen sich auf eine mögliche praktische
Ausführungsform der Erfindung, die durch die hier angegebenen
Einzelheiten nicht beschränkt ist. Deshalb soll diese
Beschreibung vom Standpunkt einer Veranschaulichung betrachtet
werden, die keinerlei Beschränkungen beinhaltet.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Zunächst folgt eine Liste der verschiedenen Teile, die in der
vorliegenden Patentanmeldung angeführt werden:
Betriebsbehältnis 10, Schalteinheit 11, elektronische Baugruppe 12, Stifte 13, Lasteinheit 14, 400-Mikrometer-Leiterplatte 15, dielektrische Unterstützung (Substrat, Trägerschicht) 16, kurze Stifte 17, elektronische Bauelemente 18, Verbindungsglieder 18a, 19 gemischte Mikrometer-Leiterplatte, Leiterplatten mit 35- bis 105-Mikrometer-Elektronik 20, lange Stifte 21, Verbindungsglieder 22, Leiterplatte 23, Steckdosen 24, gebogene Stifte 25, Relais 26.
Betriebsbehältnis 10, Schalteinheit 11, elektronische Baugruppe 12, Stifte 13, Lasteinheit 14, 400-Mikrometer-Leiterplatte 15, dielektrische Unterstützung (Substrat, Trägerschicht) 16, kurze Stifte 17, elektronische Bauelemente 18, Verbindungsglieder 18a, 19 gemischte Mikrometer-Leiterplatte, Leiterplatten mit 35- bis 105-Mikrometer-Elektronik 20, lange Stifte 21, Verbindungsglieder 22, Leiterplatte 23, Steckdosen 24, gebogene Stifte 25, Relais 26.
Fig. 1 beschreibt schematisch ein erstes Niveau der
Integration, bei dem ein Teil der Elektronik der elektronischen
Baugruppe 12 mit der Absicht die Anzahl der Verbindungen zu
verringern in dem Betriebsbehältnis 10 integriert ist und
dessen Verbindung in der Richtung der Pfeile erfolgt.
Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Niveau der
Integration, bei dem einige der elektronischen Funktionen, die
in der elektronischen Baugruppe 12 eingeschlossen sind, auf
solch eine Art in das Betriebsbehältnis 10 integriert sind, daß
die Signale von der Schalteinheit 11 direkt auf das
Betriebsbehältnis 10 und die elektronische Baugruppe 12
einwirken.
Fig. 3 entspricht einem Schaubild der Vollintegration, bei
der die elektronische Baugruppe 12 vollständig in das
Betriebsbehältnis 10 integriert ist.
Fig. 4 ist ein Betriebsbehältnis 10 nach dem Stand der
Technik, bei dem es möglich ist, zu sehen, wie die
elektronische Baugruppe 12 mittels eines Verbindungsgliedes 22
mit einem Betriebsbehältnis 10 verbunden ist, wobei innerhalb
des Betriebsbehältnisses 10 eine gedruckte Leistungsschaltung
23 angeordnet ist, in der mehrere Steckdosen 24 eingeschlossen
sind, in denen herkömmliche Relais 26 mittels Stiften 13
verbunden sind.
Fig. 5 ist eine der Ausführungsformen, die für die
Integration vorgeschlagen wurde, welche den Gegenstand der
vorliegenden Erfindung bildet, in ihr kann man sehen, wie die
elektronische Baugruppe 12 mit Hilfe verschiedener gebogener
Stifte 25 mit einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 ebenso wie
mit den elektronischen Bauelementen 18 verbunden ist, wobei sie
eine einzige Betriebseinheit oder ein Betriebsbehältnis 10
bilden, das durch punktierte Linien schematisch gezeigt ist.
Fig. 6 ist ein Betriebsbehältnis 10, das auf der Grundlage
einer gemischten 105-Mikrometer-Leiterplatte 19 und einer 400-Mikrometer-Leiterplatte
15 aufgebaut ist, in dem einige der
elektronischen Bauelemente 18 mit der Leiterplatte 19 und
einige mit der Leiterplatte 15 ebenso wie mit den Steckdosen 24
verbunden sind.
Fig. 7 ist eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung, in der ein Betriebsbehältnis 10 von einer
elektronischen Baugruppe 12 gebildet wird, die aus einer 35-Mikrometer-Leiterplatte
20 besteht, welche mit Hilfe geeigneter
langer Stifte 21 in eine 400-Mikrometer-Leiterplatte integriert
ist.
Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer
400-Mikrometer-Leiterplatte 15 mit zwei Seitenflächen, wobei
die dielektrische Unterstützung 16 gebogen ist, und wobei die
elektronischen Bauelemente 18, 22, 26 mit einer 400-Mikrometer-Leiterplatte
verbunden sind.
Fig. 9 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform,
bei der man sehen kann, wie ein Betriebsbehältnis 10 auf der
Grundlage einer Einheit, die von einer 400-Mikrometer-Leiterplatte
15 und einer anderen gemischten Leiterplatte 19
mit verschiedenen Mikrometerabmessungen des Kupferleiters
gebildet wird, bei der die elektronischen Bauelemente 18 mit
der gemischten Leiterplatte 19 verbunden sind, aufgebaut sein
kann.
Fig. 10 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform,
bei der ein Betriebsbehältnis 10 von einer Einheit gebildet
werden kann, die aus einer 400-Mikrometer-Leiterplatte 15 und
einer anderen Leiterplatte 20 mit zwei Seitenflächen von 105
Mikrometer besteht. Die elektronischen Bauelemente 18 sind mit
der Leiterplatte 20 verbunden, wobei das Signal von der
Schaltung 20 über die Verbindung mit langen Stiften 21 zur 400-Mikrometer-Leistungsschaltung
15 übertragen wird.
Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform des
Betriebsbehältnisses 10, die auf der Grundlage einer 400-Mikrometer-Leiterplatte
15 aufgebaut ist, welche mittels kurzer
Stifte 17 mit der gebogenen unteren Leiterplatte 15 verbunden
ist und fest mit einer elektronischen Schaltung 20 verbunden
ist, welche mittels langer Stifte 21 mit den zwei Schaltungen
15 verbunden ist, wobei die entsprechenden elektronischen
Bauelemente 18 eingeschlossen sind.
Fig. 12 ist eine andere Ausführung eines
Betriebsbehältnisses 10, die aus einem Aufbau von zwei 400-Mikrometer-Leistungsschaltungen
15 und einer anderen
Signalschaltung 20, die mit den Leistungsschaltungen 15
verbunden ist, gebildet wird, wobei die 35-Mikrometer-Schaltung
20 den Strom steuert, der durch die 400-Mikrometer-Schaltung 15
fließt.
Die Fig. 13 und 14 stellen verschiedene Arten der
Anordnung der Schaltung 20 von 35 bis 105 Mikrometer mit
senkrechter Ausrichtung dar, so wie es in Fig. 12 gezeigt ist,
oder in waagerechter Ausrichtung, wie in den Fig. 13 und 14
gezeigt, wobei die entsprechenden elektronischen Bauelemente 18
mittels kurzer Stifte 17 oder mittels langer Stifte 21 zwischen
der Schaltung 20 und der Schaltung 15 angeordnet sind.
In einer der bevorzugten Ausführungsformen des Gegenstandes der
vorliegenden Erfindung kann, wie man in den Fig. 1, 2 und 3
sehen kann, das allgemeine System der Integration einer
Signalschaltung oder einer elektronischen Baugruppe 12 in eine
Leistungsschaltung mit Hilfe verschiedener Arten von
Architektur bewirkt werden, die übereinstimmend mit der
Integration der Elektronik in die Betriebsbehältnisse 10
eingerichtet wird, die so sein kann, wie in Fig. 1 gezeigt, in
der es möglich ist, zu sehen, wie die Schalteinheit 11 über
Kabelleitungen mit der elektronischen Baugruppe 12 oder der
Signalschaltung verbunden ist und die letztere mit einer
Leistungsschaltung oder einem Betriebsbehältnis 10, von denen
über Kabelleitungen alle Lasteinheiten 14 für die verschiedenen
Punkte des Automobils ausgehen.
Ein anderes Blockschaltbild desselben Systems ist die
Architektur, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei der die
Schalteinheit 11 über Kabelleitungen mit der elektronischen
Baugruppe 12 und dem Betriebsbehältnis 10 verbunden ist, so daß
das letztere über Kabelleitungen mit der Anlage der
Lasteinheiten verbunden ist, die über verschiedene Punkte des
Automobils verteilt ist.
In einem anderen Schaubild einer fortgeschritteneren
Integration, welche als Vollintegration angesehen werden kann,
Fig. 3, ist die Schalteinheit 11 über Kabelleitungen mit dem
Betriebsbehältnis 10 verbunden, welches eine Kombination aus
einer Signalschaltung und einer Leistungsschaltung ist, die
ihrerseits über Kabelleitungen mit der Anlage der Lasteinheiten
14 verbunden ist, die über verschiedene Punkte des Automobils
verteilt ist.
Das erste Niveau, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht der
Integration verschiedener elektronischer Bauelemente 18, die
sich üblicherweise außerhalb befinden, in dem Betriebsbehältnis
10 und der Ausbildung eines Teils einer elektronischen
Baugruppe 12. Diese Funktionen sind gegeben durch die
Steuerglieder (Treiber) der Relais und Kleinlasten, wie die
Funktionen der Überwachung und Messung mittels elektrischer
Nebenschlüsse von Betriebsstörungen der Anzeigeelemente,
Bremsleuchten, Positionsleuchten und die Integration der Relais
der Leiterplatten und der Festkörperrelais.
Auf einem zweiten Niveau der Integration, wie es in Fig. 2
gezeigt ist, wird zusätzlich zur Integration der Funktionen,
die in Fig. 1 ausgeführt wurden, auch die Integration
derjenigen Funktionen erreicht, die als grundlegend angesehen
werden und in der Mehrzahl der Fahrzeuge eingebaut sind,
solcher wie intermittierendes Schallsignal, Uhr,
Heckscheibenheizung, Front- und Heckscheibenwischer mit
Intervallschaltung, Warnblinkanlage und andere.
Zuletzt besteht, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die
Vollintegration, auch als "Smart-Box" bezeichnet, in der
Integration aller elektronischer Funktionen oder einer großen
Zahl von ihnen in dem Betriebsbehältnis 10, welches
üblicherweise eine oder mehrere elektronische Baugruppen 12
enthält, welche mit dem heutigen Betriebsbehältnis 10 verbunden
sein können oder auch nicht. Diese Funktionen sind im
wesentlichen alle Zeitablaufsysteme von Fahrzeugen, die im
allgemeinen von einem Mikroprozessor gesteuert werden. Zum
Beispiel: Anzeigeelemente, Türenüberwachung, Einbruchs
sicherungsalarm, Sitzheizung, elektrische Fensterheber,
geheizte Windschutzscheibe und Rückspiegel, Innenleuchten
zeitschaltung, Leuchtenbetriebsstörungsanzeige.
Die verschiedenen Ausführungen oder Arten der Zusammenstellung
eines Betriebsbehältnisses 10, die in den vorhergehenden
Figuren gezeigt sind, entsprechen alle derselben Erfindungs
idee, die in der Kombination von verbundenen elektronischen
Schaltungen 20 und Leistungsschaltungen entsprechend der
verschiedenen aufgeführten Lösungen besteht, bis zur
Vollintegration. Auf diese Art wird eine Vielzahl von
elektronischen Baugruppen, die normalerweise über verschiedene
Orte des Automobils verteilt ist, in das Betriebsbehältnis 10
integriert, mit den Vorteilen, die in der Beschreibungs
einleitung erwähnt wurden.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wurde damit in Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen angemessen beschrieben und man
wird verstehen, daß irgendwelche Abänderungen in Einzelheiten
gemacht werden können, die als vorteilhaft angesehen werden,
solange die vorgeschlagenen Veränderungen das Wesen der
Erfindung nicht ändern, welche in den folgenden Ansprüchen
zusammengefaßt ist.
Claims (7)
1. Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische
Schaltungen, die ein Behälterelement aufweisen, innerhalb
dessen verschiedene elektrische und elektronische Baugruppen
und Bauelemente angeordnet und verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18) durch
die Kombination von Leistungsschaltungen (15) aufweisenden
Leiterplatten mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 400
Mikrometer und elektronische Signalschaltungen (20)
aufweisenden Leiterplatten mit einem leitenden Bereich einer
Dicke von 35 bis 105 Mikrometer oder von gemischte Schaltungen
(19) aufweisenden Leiterplatten mit einem leitenden Bereich
einer Dicke von 400/105 Mikrometer, 400/70 Mikrometer, 400/35
Mikrometer erfolgt, die die elektronischen Bauelemente
(18) enthalten.
2. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke des Leiterelements der elektronischen Signal
schaltungen (20) insbesondere 105/70/35 Mikrometer beträgt.
3. Betriebsbehältnisse für elektrische und elektronische
Schaltungen, die ein Behälterelement aufweisen, innerhalb
dessen verschiedene elektrische und elektronische Baugruppen
und Bauelemente angeordnet und verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18) auf
einer eine Leistungsschaltung (15) aufweisenden Leiterplatte
oder einer eine gemischte Schaltung (19) aufweisenden
Leiterplatte oder einer eine Signalschaltung (20) aufweisenden
Leiterplatte mit einem leitenden Bereich einer Dicke von 35 bis
105 Mikrometer erfolgt.
4. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Integration der elektronischen Bauelemente (18)
erfolgt, indem diese auf elektronischen Signalschaltungen (20)
angebracht sind und die letzteren wiederum über kurze Stifte
(17) oder lange Stifte (21) auf Leistungsschaltungen (15)
installiert sind.
5. Betriebsbehältnisse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kurzen Stifte (17) und die langen Stifte (21) gerade
oder gebogen ausgeführt sind.
6. Betriebsbehältnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Integration einer elektronischen Signalschaltung (20)
in einer Leistungsschaltung (15) senkrecht oder waagerecht
erfolgt.
7. Betriebsbehältnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Integration einer elektronischen Signalschaltung (20)
in einer waagerechten Leistungsschaltung (15) auf ihrer unteren
Fläche elektronische Bauelemente (18) enthält.
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