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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung
eines mindestens einen Sensor aufweisenden Schaltungsträgers in
einem offenen, mit einem Deckel verschließbaren Gehäuse.
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Sensoren
sind, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, beispielsweise
zur Sensierung eines Aufpralls oder einer Drehrate, in geeigneten
Sensorgehäusen
eingebaut. Diese sind aus einem bestimmten Kunststoffmaterial wie
zum Beispiel PBT-GF30 hergestellt. Die jeweiligen Sensorelemente
sind in eigenen Bauteilgehäusen
(Premold- oder SOIC-Gehäuse)
eingebracht und in Form eines Bauteils auf einem Schaltungsträger aufgebracht,
zum Beispiel aufgelötet.
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Dieser
Schaltungsträger,
zum Beispiel eine Leiterplatte, ist in dem Sensorgehäuse mittels
geeigneter Halteelemente kontaktiert und gehalten. Hierbei wird
häufig
eine bekannte Einpressmethode zwischen Schaltungsträger und
Halteelement verwendet. Die Haltekraft, mit welcher der Schaltungsträger an dem
Sensorgehäuse
gehalten wird, ist abhängig
von der Anzahl der Halteelemente und dem Gewicht des Schaltungsträgers.
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Bei
ständig
wachsender Funktionalität
von neuen Sensorgenerationen steigt auch der Platzbedarf für weitere
Bauteil und deren Verbindungen, das Layout, auf dem Schaltungsträger, wobei
eine Zunahme an Halteelementen nicht gewünscht ist, da deren Befestigungsbereiche,
die auch als Tabuzonen bezeichnet werden, am Schaltungsträger nicht
für weitere
Bauelemente genutzt werden können
und auch das Layout einschränken.
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Zusätzlich erhöhen sich
das Gewicht und die Größe des Schaltungsträgers. Bei
einem vorgeschriebenen Falltest, beispielsweise ein definiertes
Fallenlassen eines Sensors aus bestimmter Höhe auf einen Betonboden, muss
der Schaltungsträger
in seiner eingebauten Position verbleiben. Somit muss der Sensor
eine bestimmte Fallfestigkeit zur Erfüllung dieser einschlägigen Vorschriften
aufweisen.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Befestigung eines mindestens einen Sensor aufweisenden Schaltungsträgers erhöht die Fallfestigkeit
des Sensorgehäuses
durch zusätzliche
im Deckel des Sensorgehäuses
angeordnete Niederhalter.
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Gemäß der Erfindung
werden Niederhalter im Deckel eingebracht, mit dem das Gehäuse verschlossen
wird. Diese Niederhalter üben
im zusammengebauten Zustand eine Kraft auf den im Gehäuse eingesetzten
und von Halteelementen gehaltenen Schaltungsträger aus. Hierdurch wird vorteilhaft
ermöglicht,
dass die durch die Niederhalter erhöhte Haltekraft für den Schaltungsträger größer ist
als eine im zusammengebauten Zustand bei einem Fall erzeugte Kraft.
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Dabei
sind die Niederhalter gegenüber
den Halteelementen angeordnet. Hieraus ergibt sich ein weiterer
Vorteil, dass keine zusätzlichen
Tabuzonen auf dem Schaltungsträger
geschaffen werden.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Befestigung eines mindestens einen Sensor aufweisenden Schaltungsträgers in
einem offenen, mit einem Deckel verschließbaren Gehäuse besteht aus:
mindestens
einem Halteelement für
den Schaltungsträger;
und
mindestens einem am Halteelement gegenüberliegend angeordneten Niederhalter,
wobei
der Niederhalter elastisch ausgebildet ist.
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Einen
weiteren Vorteil bildet die elastische Ausbildung der Niederhalter,
da somit vorteilhaft ein Toleranzausgleich des Gehäuses, Deckels
und Schaltungsträgers
ermöglicht
ist.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Niederhalter umlaufend
im Deckel oder im Gehäuse
ausgebildet ist, wobei er die Kontur des Schaltungsträgers aufweist.
Hierbei ist es vorteilhaft möglich, den
Randbereich des Schaltungsträgers
durch den Niederhalter zu beaufschlagen, da dieser Bereich keine Tabuzone
bildet.
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Der
Niederhalter ist in einer anderen Ausführungsform aus einer umlaufenden
Dichtschnur gebildet.
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Es
ist vorteilhaft, dass der Niederhalter im Deckel oder im Gehäuse einsetzbar
ausgebildet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Niederhalter einstückig
mit dem Deckel oder mit dem Gehäuse
ausgebildet. Er kann auch mit dem Deckel oder dem Gehäuse mittels
eines Zweikomponentenspritzgussverfahrens ausgebildet sein. Dieses
bietet den Vorteil, dass bei der Fertigung keine zusätzlichen
Teile und deren zusätzliche
Einbauzeit erforderlich sind.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist der Niederhalter mit einer Auftragsvorrichtung
am Deckel oder am Gehäuse
aufgetragen.
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Es
ist vorteilhaft, dass der Niederhalter eine Ausnehmung für Abschnitte
der Halteelemente aufweist. da diese damit nicht gekürzt werden
müssen
und von dem Niederhalter umschlossen werden.
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Weitere
Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind dem sich
anschließenden
Beschreibungsteil und den Zeichnungen zu entnehmen.
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ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung
angegebenen Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigt dabei:
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1 eine
Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit
einem Gehäuse;
und
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2 das
Gehäuse
nach 1 im zusammengebauten Zustand mit einem Teilschnitt
in einer Ausschnittsvergrößerung.
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BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In 1 ist
ein Gehäuse 1 eines
Sensors 4 mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt. Diese Explosionsdarstellung zeigt das Gehäuse 1 in
einer oben offenen Ausführung
zur Aufnahme eines Schaltungsträgers 3,
wobei die oben liegende Öffnung
des Gehäuses 1 durch
einen Deckel 2 verschließbar ist.
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Auf
dem Schaltungsträger 3 ist
der Sensor 4 mit weiteren Bauteilen aufgebracht. Es können auch
mehrere Sensoren 4 sein. Der Schaltungsträger 3 ist
in diesem Beispiel als eine gedruckte Schaltung in Form einer bekannten
Leiterplatte ausgeführt.
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Innerhalb
des Gehäuses 1 sind
Halteelemente 5 in diesem Beispiel auf dessen Boden 9 angeordnet. Es
handelt sich beispielsweise um zylindrische Dome mit eingebrachten
Kontaktelementen 6, die nach oben aus den Halteelementen 5 mit
einem Abschnitt mit Spitze (siehe 2) hervorstehen.
Auf der Oberseite der Haltelemente ist eine Auflagefläche für den Schaltungsträger 3 ausgebildet.
Die Kon taktelemente 6 sind innerhalb des Gehäuses 1 in
nicht weiter dargestellter Weise zum Beispiel mit einer Steckverbindervorrichtung
an einer Gehäuseseite
elektrisch verbunden, die einen Anschluss zu einer übergeordneten
Steuerung herstellt.
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Der
Schaltungsträger 3 weist
zu den Kontaktelementen 6 und ihrer geometrischen Anordnung
korrespondierende Aufnahmestellen auf, in denen die Kontaktelemente 6 mit
dem Schaltungsträger 3 in
bekannter Weise in einer Einpresstechnik elektrisch und mechanisch
verbunden werden. Hierdurch wird der Schaltungsträger 3 auf
den Halteelementen 5 befestigt. Durch die Form dieser Aufnahmestellen,
das Material des Schaltungsträgers 3 und
die Gestalt der Kontaktelemente 6 ist die Haltekraft festgelegt,
mit der der Schaltungsträger 3 auf
den Halteelementen 5 befestigt ist.
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Das
Gehäuse 1 wird
mit dem Deckel 2 verschlossen, beispielsweise mittels eines
Laserdurchstrahlschweißprozesses.
Der Deckel 2 weist an seiner Unterseite Halteabschnitte 7 auf,
in die von der Unterseite her Niederhalter 10 eingebracht
sind. Die Niederhalter 10 weisen in dieser Ausgestaltung
einen Befestigungsabschnitt 11 auf, mit dem sie in den
Halteabschnitten 7 befestigt sind. Die Halteabschnitte 7 und
die Niederhalter 10 weisen in dieser Ausführungsform
jeweils einen kreisförmigen
Querschnitt auf, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Halteelemente 5 entspricht.
Die Halteabschnitte 7 sind so angeordnet, dass sie bei
aufgebrachtem Deckel 2 auf das Gehäuse 1 den Halteelementen 5 koaxial
gegenüber
stehen. Zur ausführlicheren Beschreibung
hierzu dient nun die 2.
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2 zeigt
das Gehäuse 1 mit
eingesetztem Schaltungsträger 3 und
aufgebrachtem Deckel 2. In der Darstellung ist ein Abschnitt
des Gehäuses 1 abgeschnitten
und vergrößert dargestellt.
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Im
zusammengebauten Zustand liegt der Schaltungsträger 3 auf den oberen
Flächen
der Halteelemente 5 auf, wobei die in den Halteelementen 5 eingebrachten
und aus ihnen nach oben hervorstehenden Kontaktelemente 6 mit
dem Schaltungsträger 3 wie
oben beschrieben verbunden sind. An der der Auflagefläche der
Halteelemente 5 gegenüber
liegenden Oberseite des Schaltungsträgers 3 ist der Niederhalter 10 angeordnet.
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Der
Niederhalter 10 weist eine von unten her in ihn eingebrachte
koaxiale zylindrische Öffnung 12 auf, die
im hier gezeigten zusammengebauten Zustand des Gehäuses 1 den
durch den Schaltungsträger 3 hindurchtretenden
oberen Abschnitt des Kontaktelementes 6 umschließt. Der
im oberen Abschnitt des Niederhalters 10 angeordnete Befestigungsabschnitt 11 ist
in einer zu seiner Form korrespondierenden Halteöffnung 8 des Halteabschnitts 7 befestigt.
Diese Befestigung kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen.
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Der
Niederhalter 10 ist aus einem elastischen Werkstoff hergestellt,
wie beispielsweise Silikon oder Polyurethan, und weist eine bestimmte
Shore-Härte
auf. Durch den aufgebrachten und an dem Gehäuse 1 befestigten
Deckel 2 wird über
dessen Halteabschnitt 7 eine Druckkraft auf den Niederhalter 10 aufgebracht,
der diese auf den Schaltungsträger 3 überträgt, welcher
seinerseits von dem Halteelement 5 gehalten wird. Dabei verformt
sich der Niederhalter 10 in bestimmter Weise dergestalt
elastisch, dass er als ein Kraftspeicher wirkt und den Schaltungsträger 3 fixiert.
Durch die Elastizität
wird ein Toleranzausgleich möglich.
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Diese
durch die Niederhalter 10 aufgebrachte Kraft addiert sich
zu der Haltekraft der Kontaktelemente 6. Auf diese Weise
erhöht
sich die Kraft, welche zum Lösen
der Befestigung des Schaltungsträgers 3,
beispielsweise bei einem Falltest, erforderlich ist. Somit ist die
Fallfestigkeit des Sensorgehäuses
vorteilhaft erhöht.
Durch die Auswahl der Shore-Härte
des Werkstoffs der Niederhalter 10 kann diese addierte
Kraft beeinflusst werden.
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Der
Bereich, in welchem die Niederhalter 10 mit dem Schaltungsträger 3 in
Kontakt stehen ist vorzugsweise nicht größer als der Auflagerbereich,
den die Halteelemente 5 benötigen. Somit werden für die Niederhalter 10 keine
Bereiche des Schaltungsträgers 3 beansprucht,
die eigentlich für
die Bauteile und das Layout benötigt
werden. Denn der von den Halteelementen 5 bedeckte Auflagerbereich
liegt genau unter dem Kontaktbereich der Niederhalter 10.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
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Es
ist auch möglich,
dass die Niederhalter 10 als ein einzelnes Teil umlaufend
an der Unterseite des Deckels 2, beispielsweise in einem
Rahmen, angeordnet sind, ähnlich
einer umlaufenden Dichtschnur. Dieser Niederhalter 10 weist
dabei die Kontur des Schaltungsträgers 3 auf und ist
so am Rand des Schaltungsträgers 3 angeordnet,
dass er in einem nicht vom Layout verwendeten Randbereich den Schaltungsträger 3 kontaktiert.
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Die
Niederhalter 10 können
in einem Zweikomponentenspritzgussverfahren zusammen mit dem Deckel 2 erstellt
werden. Es ist auch möglich,
dass sie nachträglich
angespritzt werden.
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Es
ist auch denkbar, dass das Gehäuse 1 mit
dem eingebrachten Schaltungsträger 3 ohne
Deckel 2 für
bestimmte Sonderanwendungen zum Einsatz kommen kann. In diesem Fall
ist es möglich,
anstelle des Deckels 2 nur einen umlaufenden Rahmen mit
den Niederhaltern 10 aufzubringen.
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Es
ist ebenfalls möglich,
dass die Halteelemente 5 im Deckel 2 und die Niederhalter 10 im
Gehäuse 1 angeordnet
sind.
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