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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbindungskasten,
welcher geeignet ist, um beispielsweise in einem Fahrzeug, wie z.B.
einem Automobil, montiert zu sein.
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Beschreibung
der bisherigen Technik
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Eine
Form eines elektrischen Verbindungskastens ist in einem Gehäuse bzw.
Behälter
angeordnet, welches(r) aus einem Gehäuseteil für ein Leiterbahnen- bzw. Sammelschienen-Laminat
und ein Gehäuseteil
für ein
Verdrahtungssubstrat zusammengesetzt ist bzw. besteht. Das Sammelschienenlaminat wird
durch ein alternatives Laminieren von Sammelschienen und Isolationsschichten
ausgebildet. Ein Verbinder, der eine elektrische Verbindung mit
den Sammelschienen herstellt, ist bzw. wird auf dem Verdrahtungssubstrat
montiert. Beim Zusammenbau werden die Sammelschienen in dem Substrat-Gehäuseteil
durch ein Vereinigen der zwei Gehäuseteile aufgenommen, und die
Sammelschienen werden mit dem Substratverbinder verbunden. Es ist
erforderlich, daß die
zwei Gehäuseteile
vor einer Kombination genau positioniert sind bzw. werden, damit
die Verbindungsposition der Sammelschienen bzw. Leiterbahnen mit
dem Substratverbinder zusammenfällt. Dementsprechend
wurde ein elektrischer Verbindungskasten, in welchem die zwei Gehäuseteile, wenn
sie genau positioniert sind, verbunden werden, vorgeschlagen worden.
Der elektrische Verbindungskasten richtet die Gehäuseteile
aus, indem das Ver drahtungssubstrat-Gehäuseteil in Kontakt mit Führungsstücken gebracht
wird, welche auf der oberen Seite bzw. Fläche des Laminat-Gehäuseteils
ausgebildet sind. Jedoch sind in diesem Kasten die Sammelschienen
mit dem Substratverbinder indirekt durch ein Positionieren des Verdrahtungssubstrats durch
sein Gehäuseteil
ausgerichtet. Deshalb gab es Probleme, daß die Abweichung der Verbindungsposition
der Sammelschienen mit dem Verbinder auftritt, und eine gute Verbindung
wegen einer Abmessungstoleranz der jeweiligen Gehäuseteile,
eines Zusammenbaufehlers des Verdrahtungssubstrats in seinem Gehäuseteil,
und dgl. nicht erzielt werden kann.
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US-A-5822189
illustriert einen elektrischen Verbindungskasten, zur automobilen
Verwendung bzw. Verwendung in einem Kraftfahrzeug, welcher ebenfalls
versucht, eine gute Verbindung eines Sammelschienen-Laminats und
von Verbindern einer Verdrahtungsplatte zu erzielen. Ein unteres
Gehäuse, welches
ein Sammelschienen-Laminat beinhaltet, weist aufwärts vorragende
Flachsteckeranschlüsse auf.
In dieses Gehäuse
ist eine Leiterplatte eingepaßt,
welche an ihren Kanten bzw. Rändern
Verbindergehäuse
trägt,
welche die Dorn- bzw. Flachsteckeranschlüsse aufnehmen. In einer Ausführungsform
sind die Verbindergehäuse
durch Führungsrippen
des unteren Gehäuses
positioniert, welche auch dazu dienen, eine korrekte Anordnung der
Verbindergehäuse
auf der Leiterplatte sicherzustellen. Nach einem Einpassen der Leiterplatte
auf diese Weise wird ein oberes Gehäuse auf dem unteren Gehäuse eingepaßt, welches
auf die Leiterplatte drückt
bzw. preßt.
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US 5764487 beschreibt einen
elektrischen Verbindungskasten, welcher ein Gehäuse aufweist, das aus zwei
verbindbaren Gehäusesegmenten
gebildet ist. Eine Sammelschiene bzw. Leiterbahn und eine PCB sind
zwischen den Gehäusesegmenten eingeschlossen
bzw. aufgenommen. Vorragende Anschlüsse auf der Sammelschiene erstrecken
sich durch Öffnungen
in der PCB, um Komponenten zu kontaktieren, welche in Aufnahmen
an der Außenseite
von einem der Gehäusesegmente
angeordnet sind.
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GB-A-2123614
beschreibt ein Modul, welches eine Basisplatte aufweist, die mit
einem Gehäuseglied
verbindbar ist. Die Basisplatte weist eine damit verbundene Sammelschiene
auf, und das Gehäuseglied
weist eine daran gesicherte PCB auf. Vorragende Anschlüsse auf
der Basisplatte sind im Eingriff mit Kontakten auf der PCB. Eine
Anordnung von Führungsstiften
auf der Basisplatte stellt sicher, daß nur eine korrekt ausgestattete
PCB eingesetzt bzw. ergriffen werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der Erfindung ist, einen elektrischen Verbindungskasten zur
Verfügung
zu stellen, welcher geeignet ist, das Leiterbahnen- bzw. Sammelschienen-Laminat
mit einem Verbinder zufriedenstellend zu verbinden.
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Gemäß der Erfindung
wird ein elektrischer Verbindungskasten gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
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In
der Erfindung ist bzw. wird, wenn das erste Gehäuseteil mit dem Sammelschienen-Laminat
mit dem zweiten Gehäuseteil
mit dem Verdrahtungssubstrat kombiniert ist bzw. wird, das Verdrahtungssubstrat
direkt gegen das Laminat-Gehäuseteil
durch den Positionierungsvorgang positioniert, welcher durch die
Führungsausbildungen
durchgeführt
wird. Das Positionieren wird ausgeführt, bevor die Flachstecker-Anschlüsse der
Sammelschienen in die Verbinder des Verdrahtungssubstrats eingesetzt
sind bzw. werden. Dementsprechend ist sichergestellt, daß die Verbindungsposition
der Sammelschienen mit den Verbindern zusammenfällt, ohne durch eine Abmessungstoleranz
und dgl. des ersten Gehäuseteils
beeinflußt
zu sein. Deshalb kann eine gute Verbindung zwischen den Sammelschienen
und den Verbindern erzielt werden.
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Vorzugsweise
umfassen die wechselweise in Eingriff bringbaren Führungsausbildungen
wenigstens einen Führungsvorsprung
bzw. -fortsatz an einem von dem ersten Gehäuseteil und dem Verdrahtungssubstrat
und wenigstens eine Führungsvertiefung
bzw. -aussparung in dem anderen davon. Das erste Gehäuseteil
weist vorzugsweise eine ein Substrat aufnehmende Vertiefung bzw.
Aussparung auf, welche durch eine umgebende Wand begrenzt ist, welche
das Verdrahtungssubstrat aufnimmt, wenn die Gehäuseteile miteinander verbunden
sind bzw. werden, und der Führungsvorsprung
ist ein Vorsprung bzw. eine Erhebung an der umgebenden Wand, welche(r)
nach innen zu der ein Substrat aufnehmenden Vertiefung vorragt,
und die Führungsvertiefung
ist eine Kerbe in einem Umfangsbereich des Verdrahtungssubstrats.
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Vorzugsweise
weist ein jedes des ersten Gehäuseteils
und des Verdrahtungssubstrats ein Paar der Abschnitte auf, welche
wechselweise ineinander in Eingriff bringbare Führungsausbildungen darstellen
bzw. ausbilden, welche jeweils an gegenüberliegenden Seiten des elektrischen
Verbindungskastens angeordnet sind.
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Typischerweise
ist das Verdrahtungssubstrat eine planare bzw. ebene Platte, welche
eine Verdrahtung und eine Vielzahl von elektrischen Komponenten
trägt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun anhand eines nicht-beschränkenden
Beispiels mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden, in welchen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht eines elektrischen Verbindungskastens
ist, welcher die Erfindung verkörpert.
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2 eine
teilweise Schnittansicht des elektrischen Verbindungskastens von 1 ist.
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3 bis 7 jeweils
teilweise Schnittansichten des Kastens von 1 in aufeinanderfolgenden
Stufen während
der Verbindung der zwei Gehäuseteile
sind.
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8 eine
teilweise Schnittansicht des Kastens ist, wenn die Verbindung der
Gehäuseteile
abgeschlossen ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein
elektrischer Verbindungskasten 11 für ein Automobil, welcher die
Erfindung verkörpert,
ist in 1 bis 8 gezeigt.
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Wie
dies in 1 und 2 gezeigt
wird, weist der Kasten 11, welcher typischerweise im Innenraum
eines Automobils angeordnet ist, ein erstes Gehäuseteil zum Aufnehmen eines
Leiterbahnen- bzw. Sammelschienen-Laminats, hier Laminatgehäuse 12 genannt,
welches durch ein Formen eines geeigneten Kunstharzes hergestellt
ist, und ein zweites Gehäuseteil
zum Aufnehmen eines Verdrahtungssubstrats auf, hier Substratgehäuse 13 genannt,
welches ebenfalls durch ein Formen eines geeigneten Kunstharzes
hergestellt ist und abnehmbar bzw. lösbar auf der oberen Fläche des
Laminatgehäuses 12 montiert
ist. Das Laminatgehäuse 12 ist aus
einem unteren Gehäuseteil 16 und
einem oberen Gehäuseteil 17 zusammengesetzt,
welche lösbar bzw.
abnehmbar verbunden sind. Eine obere Öffnung des unteren Gehäuseteils 1b ist
durch das obere Gehäuseteil 17 besetzt.
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In
dem Laminatgehäuse 12 ist
ein Leiterbahnen- bzw. Sammelschienen-Laminat 20, welches durch
ein alternatives bzw. wechselweises Laminieren von Sammelschienen 18,
die aus einem Metall hergestellt sind, und Isolationsplatten 19,
welche aus einem Kunstharz hergestellt sind, untergebracht bzw. aufgenommen.
Die Bus- bzw. Sammelanschlüsse 18a,
welche auf den Sammelschienen 18 ausgebildet sind, durchdringen
das obere Gehäuseteil 17 und ragen
auswärts
von dem Inneren des Laminatgehäuses 12 vor.
Strukturen 21 zum Aufnehmen äußerer Verbinder ragen an der
unteren Fläche
des unteren Gehäuseteils 16 vor.
Das Laminat 20 ist an den inneren Endflächen der jeweiligen Strukturen 21 abgestützt.
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Wie
die Figuren zeigen, weist das obere Gehäuseteil 17 aufrechte,
buchsen- bzw. hülsenähnliche
Vorsprünge
bzw. Erhebungen 17a auf, welche direkt in Eingriff mit
den Flachsteckeranschlüssen 18a sind
und diese abstützen.
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Von
der Bodenfläche
des unteren Gehäuses 16 durchdringen
rohrförmige
Festlegungsteile 22 mit Innengewinde nach oben das Laminat 20.
Das obere Endteil von jedem festlegenden bzw. Festlegungsteil 22 ist
in ein entsprechendes Hülsenteil 23 eingesetzt, welches
an der oberen Fläche
des oberen Gehäuseteils 17 ausgebildet
ist. Stufen 22a an der Außen seite der Festlegungsteile 22 unterstützen das
Laminat 20 zusätzlich
zu den Strukturen 21.
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Führungswände 24 stehen
aufrecht auf der oberen Fläche
des oberen Gehäuseteils 17,
und helfen beim Positionieren des Substratgehäuses 13, wenn das
Laminatgehäuse 12 und
Substratgehäuse 13 verbunden
werden. Einhakende Klauen 24a sind auf den oberen inneren
Flächen
der Führungswände 24 ausgebildet.
Eine Vertiefung bzw. Aussparung 29 zum Aufnehmen des Verdrahtungssubstrats
ist auf der oberen Fläche
des oberen Gehäuseteils 17 innerhalb
der Führungswände 24 durch
die ungefähr rechtwinkelige
bzw. rechteckige, ebene Wand 25 definiert.
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Zwei
Führungsvorsprünge 26a, 26b sind
integral mit der Wand 25 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 ausgebildet
(geformt) und ragen etwas höher
als das obere Ende der Wand 25 vor. Die vorragenden Führungsteile 26a, 26b liegen einander
gegenüber
und sind innen hohl, um das Auftreten eines Einsinkens der Form
auf ihren Oberflächen
beim Formen zu verhindern.
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In
dem Substratgehäuse 13 sind
Verbinderstrukturen 28 für einen Kabelbaum, welcher
Anschlüsse 27 innen
aufweist, integral auf dem oberen Teil des Gehäuses ausgebildet. Das Verdrahtungssubstrat 30 ist
eine planare bzw. ebene Platte, welche eine elektrische Verdrahtung
auf ihrer Oberfläche
aufweist und elektrische Komponenten trägt, und ist durch Schrauben 33 auf
dem Substratgehäuse 13 installiert
und festgelegt, und blockiert nahezu vollständig die untere Öffnung 13a.
Durch Öffnungen 35 in
dem Substrat 30 werden Schrauben 34 in die Festlegungsteile 22 des
Laminatgehäuses 12 eingesetzt, welche
das Laminat 12 und das Substrat 13 aneinander
festlegen. Einhakende Vorsprünge 13b sind
an Stellen, welche mit den einhakenden Klauen 24a übereinstimmen
bzw. diesen entsprechen, an der Außenfläche des Substratgehäuses 13 ausgebildet.
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Um
eine Verbindung mit den Sammelschienen herzustellen, werden Verbinder 31 auf
dem Verdrahtungssubstrat 30 getragen. Einer ist in 2 gezeigt.
Verbindungsanschlüsse 36,
welche mit dem Verdrahtungssubstrat 30 verbunden sind,
sind in dem Verbinder 31 vorgesehen. Die Flachstecker-Anschlüsse 18a stellen
eine Verbindung mit den Verbindungsanschlüssen 36 durch die
Löcher 30a in
dem Verdrahtungssubstrat 30 her, wenn die Gehäuse 12, 13 verbunden
sind bzw. werden.
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Wie
in 1 und 3 gezeigt, sind zwei Kerben 37a, 37b,
welche als Führungsvertiefungen wirken,
auf gegenüberliegenden
Enden des Verdrahtungssubstrats 30 ausgebildet, um mit
den Führungsvorsprüngen 26a, 26b zusammenzuwirken.
Wenn sie verbunden werden, gibt es nur einen leichten Abstand zwischen
den Führungsvorsprüngen 26a, 26b und
den Kerben 37a, 37b.
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Weiters
ist der Eingriff der Führungsvorsprünge 26a, 26b und
der Kerben 37a, 37b entworfen, um vor dem Eingriff
der Flachstecker-Anschlüsse 18a mit
den Verbindungsanschlüssen 36 stattzufinden,
wenn die Gehäuse 12, 13 kombiniert
werden. Genauer tritt der Eingriff der Führungen 37a, 37b und 26a, 26b auf,
bevor der Flachstecker-Anschluß 18a in
das Einsetzloch 30a und den Verbinder 31 eingesetzt
ist bzw. wird. Zu diesem Zweck stehen die Führungsvorsprünge 26a, 26b höher als
die Flachstecker-Anschlüsse 18a in
der Richtung einer gegenseitigen Annäherung der Gehäuse 12, 13 während einer Verbindung.
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Der
Zusammenbau des elektrischen Verbindungskastens 11 ist
wie folgt: –
Wie
dies in 3 gezeigt wird, steht die obere Öffnung des
unteren Gehäuses 16 der
unteren Öffnung 13a des
Substratgehäuses 13 gegenüber. Wie
dies in 4 gezeigt wird, wird das Laminatgehäuse 12 dem
Substratgehäuse 13 angenähert. Dann
wird, wie dies in 5 gezeigt wird, das Randteil
des Substratgehäuses 13 in
Kontakt mit der inneren bzw. innenliegenden Fläche der Führungswände 24 gebracht, und die
Position der jeweiligen Kerben 37a, 37b, welche auf
dem Verdrahtungssubstrat 30 ausgebildet sind, wird mit
der Position der Führungsvorsprünge 26a, 26b abgestimmt,
welche an der Kante der Vertiefung 29 vorgesehen sind.
Wie dies in 6 gezeigt wird, sind bzw. gelangen
nachfolgend die jeweiligen Kerben 37a, 37b in
Eingriff mit den jeweiligen Führungsvorsprüngen 26a, 26b.
Das Verdrahtungssubstrat 30 ist somit direkt mit dem Laminatgehäuse 12 ausgerichtet.
Die korrekte Position der Flachstecker-Anschlüsse 18a der Sammelschienen 18 mit
den Verbindungsanschlüssen 36 des
Verbinders 31 ist erzielt. Wie die Figuren zeigen, sind
das Substrat 30 und das Gehäuse 12 ausgerichtet,
bevor die Flachstecker-Anschlüsse 18a in
die Öffnungen 30a eintreten.
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Dann
wird, wie dies in 7 gezeigt wird, das Verdrahtungssubstrat 30 in
der Vertiefung 29 aufgenommen, während die Kerben 37a, 37b entlang der
zwei Führungsvorsprünge 26a, 26b gleiten.
Weiters werden, wie dies in 8 gezeigt
wird, die Flachstecker-Anschlüsse 18a der
Sammelschienen 18 in die Verbindern 31 durch die
Einsetz löcher 30a eingesetzt.
Zur selben Zeit werden die einhakenden Klauen 24a, welche
an den Führungswänden 24 vorgesehen
sind, auf den einhakenden Vorsprüngen 13b des
Gehäuses 13 eingehakt,
um die Gehäuse 12, 13 miteinander
zu verriegeln. Dann werden die Schrauben 34 durch Löcher 35 hindurchgeführt und sind
bzw. gelangen in Eingriff mit den mit einem Gewinde versehenen bzw.
Gewindeteilen 27.
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Die
folgenden Vorteile können
mit dieser Ausführungsform
erzielt werden.
- (1) Das Verdrahtungssubstrat 30 ist
relativ zu dem Laminatgehäuse 12,
bevor die Flachstecker-Anschlüsse 18a,
welche auf den Sammelschienen 18 ausgebildet sind, in die
Verbinder 31 eingesetzt werden, durch ein direktes Positionieren desselben
gegen das Laminatgehäuse 12 ausgerichtet.
Dementsprechend kann die korrekte Verbindungsposition der Sammelanschlüsse 18a mit dem
Verbindungsanschluß 36 erzielt
werden, ohne durch eine Abmessungstoleranz des Laminatgehäuses oder
des Substratgehäuses,
Installationsabweichung des Verdrahtungssubstrats 30, und
dgl. beeinflußt
zu werden. Deshalb kann eine gute Verbindung zwischen den Sammelschienen 18 und
dem Verbinder 31 erzielt werden, und die Zuverlässigkeit
des elektrischen Verbindungskastens 11 kann verbessert
werden.
- (2) Die Führungsvorsprünge 26a, 26b sind
an der Wand 25 ausgebildet, welche auf dem Laminatgehäuse 12 vorgesehen
ist. Die Kerben 37a, 37b sind auf dem Verdrahtungssubstrat 30 ausgebildet.
Mit diesen Teilen, welche eine konkave und konvexe Beziehung aufweisen,
kann die Positionierung des Verdrahtungssubstrats 30 gegen
das Gehäuse 12 leicht
ausgeführt
werden.
- (3) Die Kerben 37a, 37b sind auf dem Rand
des Verdrahtungssubstrats 30 ausgebildet, so daß Beschränkungen
an elektrischen Schaltkreisen weniger gemacht werden können im
Vergleich mit einem Fall eines Ausbildens von ausrichtenden Teilen
an dem zentralen Teil des Verdrahtungssubstrats 30, und
der Freiheitsgrad des Entwurfs kann erweitert werden.
- (4) Die Führungsvorsprünge 26a, 26b sind
integral an der Innenfläche
der Wand 25 ausgebildet, welche die Vertiefung 29 begrenzt,
so daß die Festigkeit
der Wand 25 verbessert werden kann. Da die Führungsvorsprünge 26a, 26b hohl
sind, können
Einfallstellen der Oberfläche
vermieden werden. Deshalb wird die Gieß- bzw. Formgenauigkeit der
Führungsvorsprünge 26a, 26b verbessert.
- (5) Da die Führungsvorsprünge 26a, 26b und
die Kerben 37a, 37b beide in mehrfacher Anzahl
vorgesehen sind, insbesondere einander an gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse 12, 13 gegenüberliegen,
kann die Positioniergenauigkeit des Verdrahtungssubstrats 30 gegen
das Gehäuse 12 noch
stärker
verbessert werden.
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Modifizierte
Ausführungsformen
sind bzw. werden unten beschrieben: –
Die jeweiligen Anzahlen
der Führungsvorsprünge 26a, 26b und
der Kerben 37a, 37b können zu einer oder mehreren
oder drei oder mehreren geändert werden.
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In
der obigen Ausführungsform
waren die Führungsvorsprünge 26a, 26b auf
dem Gehäuse 12 vorgesehen
bzw. zur Verfügung
gestellt, und die Kerben 37a, 37b auf dem Verdrahtungs substrat 30.
Diese Beziehung kann umgekehrt werden. Und zwar können die
Kerben auf dem Gehäuse 12 vorliegen, und
die Führungsvorsprünge auf
dem Verdrahtungssubstrat 30.
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In
der obigen Ausführungsform
wurde die Positionierung des Verdrahtungssubstrats 30 gegen das
Gehäuse 12 durch
konkave und konvexe Teile ausgeführt.
Alternativ kann dieses Positionieren durch Löcher in dem Verdrahtungssubstrat 30 und Vorsprünge bzw.
Erhebungen an der Bodenfläche der
Vertiefung 29 erzielt werden, welche mit diesen Löchern in
Eingriff sind bzw. gelangen.