HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Verteilerboxen, die zur
verzweigenden Verbindung von Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen benutzt werden,
und spezieller auf einer Verteilerbox, in der eine Vielzahl von Verbinderblöcken,
die jeweils mehrere Klemmen haben, in einem Stück mit einer Bodenwand
ausgebildet sind, derart, daß die Klemmen durch eine gedruckte Schaltungsplatine
miteinander verbunden werden.
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Eine Verteilerbox, in der eine gedruckte Schaltungsplatine dazu benutzt wird,
die Klemmen miteinander zu verbinden, ist beispielsweise bekannt aus den
japanischen Offenlegungsschriften 61-126763 (1986) und 63-265487 (1998), wie
in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. In Fig. 1 sind mehrere Verbinderblöcke 3 auf einer
oberen Oberfläche einer Bodenwand 2 eines oberen Gehäuses 1 einer
Verteilerbox angeordnet. In jedem Verbinderblock sind mehrere stiftförmige Klemmen 4
senkrecht auf der oberen Oberfläche der Bodenwand 2 aufgerichtet. Eine
gedruckte Schaltungsplatine 5 zur Verbindung der Klemmen 4 der
Verbinderblöcke 3 ist an der Unterseite der Bodenwand 2 durch Schrauben oder Kunststoff-
Bördelung befestigt.
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In Fig. 2 sind die Verbinderblöcke 3 aus Kunststoff einstückig an die
Bodenwand 2 des oberen Gehäuses angeformt, und die Bodenwand 2 dient auch dazu,
die Klemmen 4 der Verbinderblöcke abzustützen. Jede der Klemmen 4 ist durch
die Bodenwand 2 und die gedruckte Schaltungsplatine 5 gesteckt, so daß sie
aus der unteren Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine 5 herausragt, und
ein rückwärtiges Ende 4a der Klemme 4, das von der Unterseite der gedruckten
Schaltungsplatine 5 vorspringt, ist mit einer Lötstelle A an einem
Leitungsmuster der gedruckten Schaltungsplatine 5 befestigt. Die gedruckte
Schaltungsplatine 5 wird allgemein hergestellt durch Imprägnieren eines schlichten
Papierblattes mit Phenolharz und Aushärten des imprägnierten Papierblattes in einer
dicken, plattenförmigen Gestalt. Das obere Gehäuse 1 ist allgemein aus
Polypropylen oder dergleichen hergestellt und durch Talcum etc. verstärkt.
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Außer den oben genannten bekannten Verteilerboxen, wie sie in Fig. 1 bis 3
gezeigt sind, zeigt Fig. 4 eine weitere Verteilerbox, bei der mehrere Verbinderblöcke
3 aus Kunststoff getrennt von einer dicken gedruckten Schaltungsplatine 5
ausgebildet sind und mit Schrauben etc. an der gedruckten Schaltungsplatine 5
befestigt werden.
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Bei den bekannten Verteilerboxen nach Fig. 1 bis 3, bei denen die gedruckte
Schaltungsplatine 5, die durch Aushärten des imprägnierten Papierblattes in
einer plattenförmigen Gestalt erhalten wird, so an der Bodenwand 2 des oberen
Gehäuses 1 aus Kunststoff befestigt ist, das die Verdrahtung unter den
Klemmen 4 erreicht wird, ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des oberen
Gehäuses 1 aus Kunststoff deutlich höher, beispielsweise um das Fünf bis
Zehnfache höher als derjenige der gedruckten Schaltungsplatine 5. Selbst wenn die
gedruckte Schaltungsplatine 5 kaum durch Temperaturänderungen deformiert
wird, unterliegt daher das obere Gehäuse 1 aus Kunststoff einer starken
thermischen Ausdehnung oder Schrumpfung, so daß die folgenden Nachteile (1) und
(2) auftreten.
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(1) Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Formänderung des oberen
Gehäuses 1 und der gedruckten Schaltungsplatine 5 geht die Ausrichtung von
Klemmenlöchern 7 der Bodenwand 2 mit Klemmenlöchern 8 der gedruckten
Schaltungsplatine 5 verloren, so daß die Klemmen 4 gekippt werden, wie in Fig.
3 strichpunktiert eingezeichnet ist, und somit starke Zugspannungen oder
Schubspannungen an den Lötstellen A auftreten. Bei wiederholtem Auftreten
solcher Spannungen an den Lötstellen A kommt es zur Rissbildung an den
Lötstellen A und damit möglicherweise zu einer mangelhaften elektrischen Leitung.
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(2) Wenn die stiftförmigen Klemmen 4 in der oben beschriebenen Weise gekippt
werden, weichen die Klemmen 4 außerdem beträchtlich von den jeweiligen
Aufnahmebohrungen eines Verbinders eines Kabelbaumes ab, und somit kann der
Verbinder des Kabelbaumes nicht problemlos an die Klemmen 4 angeschlossen
werden.
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Dieselben Probleme treten auch bei der anderen bekannten Verteilerbox auf, wie
sie in Fig. 4 gezeigt ist.
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Weiterhin ist auch eine Verteilerbox entwickelt worden, bei der ein flexibles Blatt
als gedruckte Schaltungsplatine benutzt wird, wie zum Beispiel in der
japanischen Offenlegungschrift 1-202109 (1989) beschrieben wird. Bei dieser
herkömmlichen Verteilerbox werden auch Busschienen benutzt, und gebogene
Klemmen sind in einem Stück mit der blattförmigen gedruckten
Schaltungsplatine ausgebildet. Da jedoch bei dieser herkömmlichen Verteilerbox die
blattförmige gedruckte Schaltungsplatine direkt zur Bildung der Klemmenkontakte
benutzt wird, sollte die gedruckte Schaltungsplatine durch eine
Verstärkungsplatte oder dergleichen verstärkt werden, so daß der Zusammenbau der
herkömmlichen Verteilerbox zeitraubend ist. Außerdem ist die mechanische Festigkeit der
Klemmen bei dieser herkömmlichen Verteilerbox kleiner als bei der
Konstruktion, bei der die Klemmen durch Löten an der gedruckten Schaltungsplatine
befestigt sind.
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DE-A-39 36 906 beschreibt eine Box für Fahrzeugelektronik, die eine dünne
flexible gedruckte Schaltung aufnimmt, die direkt an die rückwärtigen Enden von
Stiftklemmen eines Verbinders angeschlossen ist, der an einer Gehäusewand
der Box angebracht ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verteilerbox zu
schaffen, bei der, wenn die Klemmen an eine gedruckte Schaltungsplatine
angelötet sind, ein Kippen der Klemmen infolge unterschiedlicher thermischer
Formänderung zwischen dem Gehäuse und der gedruckten Schaltungsplatine
verhindert wird, so daß die Entstehung von Rissen in den Lötstellen vermieden
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Verteilerbox
gemäß der vorliegenden Erfindung: ein Gehäuse, das aus Kunststoff hergestellt
ist und eine Bodenwand aufweist; mehrere Verbinderblöcke, die auf einer
Frontfläche der Bodenwand angeordnet sind und jeweils mehrere Klemmen
einschließen, die so auf der Frontfläche der Bodenwand aufgerichtet sind, daß
rückwärtige Enden der Klemmen von der rückseitigen Fläche der Bodenwand vorspringen;
und eine gedruckte Schaltungsplatine, die an der Rückseite der Bodenwand
befestigt ist und ein leitfähiges Muster derart aufweist, daß die rückseitigen Enden
der Klemmen an das leitfähige Muster der flexiblen gedruckten
Schaltungsplatine angelötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte
Schaltungspla
tine eine blattförmige, flexible gedruckte Schaltungsplatine mit einer Dicke von
etwa 0,05 bis 0,3 mm ist.
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Zur Vereinfachung des Aufbaus der Verteilerbox sind die Verteilerblöcke und die
Bodenwand des Gehäuses in einem Stück aus Kunststoff ausgebildet.
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Andererseits können die Verteilerblöcke getrennt von der Bodenwand des
Gehäuses ausgebildet und durch Befestigungsmittel an der Bodenwand befestigt
sein.
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Es kann der Fall auftreten, daß die in einem Motorraum angeordnete
Verteilerbox aufgrund des Motorbetriebs hohen Temperaturen ausgesetzt wird oder daß
sie infolge eines raschen Temperaturabfalls einer tiefen Temperatur ausgesetzt
wird. Wenn die Bodenwand des Gehäuses aufgrund solcher
Temperaturänderungen in großem Ausmaß thermisch expandiert oder schrumpft, wird die
blattförmige flexible Schaltungsplatine durch die Klemmen so verzogen, daß sie
konform mit der thermischen Ausdehnung oder Schrumpfung der Bodenwand des
Gehäuses expandiert oder kontrahiert, selbst dann, wenn der thermische
Ausdehnungskoeffizient der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine weitaus
niedriger ist als der des Gehäuses. Im Ergebnis wird ein Kippen der Klemmen
verhindert, und das Auftreten von Rissen in den Lötstellen wird durch Milderung der
Spannungskonzentration an den Lötstellen vermieden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese Aufgabe und die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
verdeutlicht durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer herkömmlichen Verteilerbox
(bereits erwähnt);
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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 (bereits erwähnt);
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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 (bereits erwähnt):
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Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer anderen herkömmlichen
Verteilerbox (bereits erwähnt);
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Fig. 5 einen Längsschnitt einer Verteilerbox gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer flexiblen gedruckten
Schaltungsplatine, die in der Verteilerbox gemäß Fig. 5 benutzt wird;
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Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Rückseite eines oberen Gehäuses
der Verteilerbox gemäß Fig. 5 nach ihrem Zusammenbau;
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Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie ViII-VIII in Fig. 5;
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Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht einer Verteilerbox gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.
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Bevor die Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgesetzt wird, ist zu
bemerken, daß gleiche Teile in sämtlichen Darstellungen in den beigefügten
Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der Zeichnung ist in Fig. 5 bis 8 eine Verteilerbox gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Gehäuse der
Verteilerbox umfaßt ein oberes Gehäuse 11 und ein unteres Gehäuse 12, die aus mit
Talcum, etc. gemischtem Polypropylen oder dergleichen hergestellt sind. Das
obere Gehäuse 11 hat eine dicke, flache Bodenwand 13 zur Aufnahme mehrerer
Verbinderblöcke 15. Die Verbinderblöcke 15 sind in einem Stück mit der
Bodenwand 13 aus Kunststoff geformt und befinden sich auf der Oberseite der
Bodenwand 13. Die Verbinderblöcke 15 sind so angeordnet, daß benachbarte
Verbinderblöcke 15 in Abstand zueinander liegen. Weiterhin hat jeder Verbinderblock
15 eine kastenförmige Gestalt mit einer oberen Öffnung. In jedem der
Verbinderblöcke 15 sind mehrere stiftförmige Klemmen 17 in die Bodenwand 13
eingebettet, und somit dient die Bodenwand 13 auch zur Abstützung der Klemmen 17.
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Obgleich dies nicht speziell gezeigt ist, werden die Klemmen 17 jedes
Verbinderblocks 15 jeweils in Klemmen-Aufnahmebohrungen eines Verbinders eines
Kabelbaums eingesteckt. Jede der Klemmen 17 ist durch die Bodenwand 13
gesteckt, so daß ihr rückwärtiges Ende 17a von der Unterseite der Bodenwand 13
vorspringt.
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Eine flexible gedruckte Schaltungsplatine (FPC) 20 mit einer dünnen,
blattförmigen Gestalt, ist an der Unterseite der Bodenwand 13 angeordnet. Fig. 6 zeigt die
flexible gedruckte Schaltungsplatine 20 vor ihrer Anbringung an der Bodenwand
13. Die flexible gedruckte Schaltungsplatine 20 wird durch Bonden zweier
isolierender Blätter 21 und 22 gebildet, die aus Polyimid, Polyester oder dergleichen
hergestellt sind. Auf dem einen isolierenden Blatt 21 ist ein leitfähiges Muster
23 ausgebildet, und Klemmenlöcher 25 sind jeweils an vorgegebenen Stellen des
leitfähigen Musters 23 gebildet. Das andere, zur Abdeckung des isolierenden
Blattes 21 dienende isolierende Blatt 22 ist an den Stellen, die den
Klemmenlöchern 25 entsprechen, mit Lötlöchern 26 für Lötstellen A versehen, die größer
sind als die Klemmenlöcher 25. Die flexible gedruckte Schaltungsplatine 20 hat
eine recht geringe Dicke von etwa 0,05 bis 0,3 mm. Somit ragen die
rückwärtigen Enden 17a der stiftförmigen Klemmen 17 durch die Klemmenlöcher 25 des
einen isolierenden Blattes 21 und durch die Lötlöcher 26.
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Fig. 7 zeigt die Rückseite des oberen Gehäuses 11 nach dem Zusammenbau. Die
Lötstellen A werden jeweils durch Löten an den Lötlöchern 26 gebildet. So wird
das rückwärtige Ende 17a jeder der stiftförmigen Klemmen 17 durch die
Lötstelle A zuverlässig mit der betreffenden Stelle des leitfähigen Musters 23 der
flexiblen gedruckten Schaltungsplatine 20 verbunden und zugleich mechanisch
daran befestigt. Infolgedessen wird auch die flexible gedruckte Schaltungsplatine 20
selbst an der Unterseite des oberen Gehäuses 11 fixiert.
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Die Verteilerbox mit der oben beschriebenen Anordnung hat die folgende
Wirkung. Selbst wenn in Fig. 8 die Bodenwand 13 des oberen Gehäuses 11 einer
starken thermischen Ausdehnung unterliegt, beispielsweise aufgrund von
Temperaturänderungen im Motorraum etc., wird durch die Stifte 17 aufgrund der
thermischen Ausdehnung der Bodenwand 13 ein Zug auf die blattförmige
flexible gedruckte Schaltungsplatine 20 ausgeübt, so daß sie gedehnt wird. Obgleich
die Klemmen 17 leicht verschoben werden, behalten sie deshalb ihre vertikale
Orientierung, wie in Fig. 8 strichpunktiert eingezeichnet ist. Da außerdem keine
großen Spannungskonzentrationen an den Lötstellen A auftreten, wird die
Entstehung von Rissen an den Lötstellen A vermieden.
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Auch wenn die Bodenwand 13 des oberen Gehäuses 11 aufgrund einer
Abkühlung des Motorraumes stark kontrahiert, wird die dünne flexible gedruckte
Schaltungsplatine 20 durch die Stifte 17 ebenso kontrahiert wie im Fall der
thermischen Ausdehnung der Bodenwand 13, und somit werden die
Spannungskonzentrationen an den Lötstellen A gemildert.
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Fig. 9 und 10 zeigen eine Verteilerbox gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind die
Verbinderblöcke 15 getrennt von der Bodenwand 13 ausgebildet, und sie sind folglich mit
Hilfe von Befestigungsmitteln wie Schrauben 27 an der Bodenwand 13 montiert.
Wie Fig. 10 zeigt, läuft die stiftförmige Klemme 17 durch eine
Klemmen-Stützwand 15a des Verbinderblockes 15, durch die Bodenwand 13 und durch die
flexible gedruckte Schaltungsplatine 20, so daß sie auf dieselbe Weise wie bei
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch Löten mit dem
leitfähigen Muster der flexiblen gedruckten Schaltungsplatine 20 verbunden werden
kann. Da der Aufbau der Verteilerbox im übrigen ähnlich demjenigen der
Verteilerbox nach der ersten Ausführungsform ist, wird die Beschreibung der
Einfachheit halber abgekürzt.
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Die Erfindung ist auch auf eine Verteilerbox anwendbar, bei der das obere
Gehäuse 11 und das untere Gehäuse 12 durch einen dünnen, als Scharnier
wirkenden Wandbereich etc. in einem Stück miteinander verbunden sind.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Verteilerbox gemäß der
vorliegenden Erfindung deutlich wird, können die folgenden Effekte (1) bis (4) erzielt
werden.
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(1) Durch Verwendung der blattförmigen flexiblen gedruckten
Schaltungsplatine 20 kann unter Beibehaltung der ordnungsgemäßen elektrischen und
mechanischen Verbindung zwischen dem leitfähigen Muster 23 der flexiblen
gedruckten Schaltungsplatine 20 und den Klemmen 17 die Entstehung von Rissen an
den Lötstellen A sowie ein Kippen der Klemmen 17 bei Ausdehnung oder
Schrumpfung des Gehäuses 11 infolge von Temperaturänderungen verhindert
werden. So wird nicht nur die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung
verbes
sert, sondern auch eine höhere Haltbarkeit erreicht. Vor allem ist die vorliegende
Erfindung für den Verbinderblock geeignet, bei dem die stiftförmigen Klemmen
17 aufrecht stehen.
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(2) Durch Verwendung der dünnen blattförmigen flexiblen gedruckten
Schaltungsplatine kann das Gewicht und Volumen der Verteilerbox insgesamt
verringert werden.
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(3) Indem die Bodenwand 13 des oberen Gehäuses 11 und die Verbinderblöcke
15 in einem Stück aus Kunststoff geformt werden, kann der Aufbau der
Verteilerbox insgesamt vereinfacht werden.
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(4) Wenn andererseits die Verbinderblöcke 15 getrennt von der Bodenwand 13
des oberen Gehäuses ausgebildet und durch geeignete Befestigungsmittel an der
Bodenwand 13 gehalten sind, kann dasselbe obere Gehäuse 11 für verschiedene
Verbinderblöcke 15 mit verschiedenen Formen verwendet werden, und somit
werden die Anwendungsmöglichkeiten für das obere Gehäuse 11 erweitert.