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STAND DER TECHNIK
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Die
Erfindung betrifft ein Gehäuse
mit wenigstens einem elektrischen Bauelement und wenigstens einer
elektrischen Zuleitung sowie ein Verfahren zur Trennung des Gehäuses von
der elektrischen Zuleitung und ein Verfahren zum Wechseln des Gehäuses.
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Elektrische
Bauelemente oder Baugruppen sind zum Schutz vor Umwelteinflüssen oftmals
in einem Gehäuse
angeordnet. Das Gehäuse
ist in vielen Fällen
mit einer elektrischen Zuleitung versehen, mittels der Informationen
ausgetauscht werden können oder
eine Versorgungsspannung zugeführt
wird. Die Gehäuse
sind dazu oftmals mittels einer äußeren Steckverbindung
mit der elektrischen Zuleitung verbunden. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauelementen
in Kraftfahrzeugen weist die äußere Steckverbindung
zusätzlich
Sicherungsmittel (Stecksicherung) auf, welche eine ordentliche Steckverbindung
garantieren, oder auch optische Kontrollmittel (sogenannter Roter
Nagel), die beim Stecken der Steckverbindung anzeigen, ob diese
sicher ausgeführt
ist. Zur äußeren Befestigung,
weisen die beschriebenen Gehäuse
oftmals ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Buchse oder
eine vormontierte Schraube auf. Bei der Montage wird das Gehäuse beispielsweise
im Kraftfahrzeug montiert und mittels der Steckverbindung mit der
elektrischen Zuleitung verbunden. Bei kleinen elektrischen Bauelementen haben
die äußere Steckverbindung,
sowie deren Sicherungsmittel oder Kontrollmittel und das Montagemittel
einen relativ großen
Anteil am Gehäusevolumen
und der Masse des Gehäuses.
Die herkömmlich eingesetzten
Stecker und Gegenstecker sind häufig komplex
aufgebaut, erfordern hohe Maßgenauigkeiten
und haben oft mehrere Dichtelemente, um eine sichere Kontaktier-
und Dichtfunktion zu gewährleisten.
Unter den Bedingungen beschränkter
Platzverhältnisse,
sicherer elektrischer Verbindung und einer möglichst geringen Anfälligkeit
für mechanische
Belastungen des Gehäuses,
insbesondere durch Schwingungen, wird nach möglichst kompakten und einfachen
Gehäuseformen
gestrebt.
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Aus
der nicht vorveröffentlichten
deutschen Anmeldung
DE 102005042491 ist
ein Gehäuse
mit einem elektrischen Bauelement, einer elektrischen Zuleitung
und einer elektrische Verbindung bekannt. Das Gehäuse weist
dabei keinen äußeren Stecker und
Gegenstecker auf. Ein Problem kann die Trennung des Gehäuses von
der elektrischen Zuleitung sein, die beispielsweise dann erforderlich
wird, wenn das elektrische Bauelement einen Defekt aufweist.
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Im
oben beschriebenen Stand der Technik wird in einem solchen Servicefall
bisher die Steckverbindung einfach mechanisch gelöst und das
Gehäuse
mit Bauelement gegen ein neues ersetzt. Das neue Gehäuse wird
wie zuvor das alte mittels der äußeren Steckverbindung
mit der elektrischen Zuleitung verbunden. Dieser Vorgang ist mit
dem steckerlosen Gehäuse
jedoch so nichtmöglich.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung geht aus von einem Gehäuse mit
wenigstens einem darin angeordneten elektrischen Bauelement und
wenigstens einer elektrischen Zuleitung, wobei das Gehäuse wenigstens eine
Durchgangsöffnung
aufweist. Die elektrische Zuleitung ist durch die Durchgangsöffnung von
einer äußeren Umgebung
in das Innere des Gehäuses
hindurchgeführt,
und es besteht eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen
Bauelement und der elektrischen Zuleitung. Der Kern der Erfindung besteht
darin, daß das
Gehäuse
eine Sollbruchstelle aufweist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Gehäuse wenigstens
ein erstes Kontaktmittel und an der elektrischen Zuleitung wenigstens
ein zweites Kontaktmittel angeordnet ist und das elektrische Bauelement
mit dem ersten Kontaktmittel und die elektrische Zuleitung mit dem
zweiten Kontaktmittel in elektrischer Verbindung steht. Das erste
Kontaktmittel und das zweite Kontaktmittel weisen dabei eine elektrische
Kontaktverbindung aneinander auf. Vorteilhaft ist so die elektrische
Zuleitung mit dem Bauelement elektrisch verbunden. Besonders vorteilhaft
ist, daß die
elektrische Kontaktverbindung lösbar
ausgestaltet ist. Vorteilhaft können so
das eigentliche Gehäuse
und die elektrische Zuleitung zur Demontage voneinander leicht getrennt
werden. Vorteilhaft ermöglicht
dies an einem steckerlosen Gehäuse
mit Zuleitung den besonders leichten Austausch des Gehäuses an
der Zuleitung gegen ein anderes Gehäuse, beispielsweise zum Zweck
der Reparatur die etwa infolge eines defekten elektrischen Bauelements
notwendig werden kann.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn die elektrische Kontaktverbindung im Inneren des
Gehäuses
angeordnet ist. Vorteilhaft ist so die Kontaktverbindung vor Umwelteinflüssen geschützt.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die elektrische
Zuleitung mit dem zweiten Kontaktmittel fest verbunden ist und die
elektrische Zuleitung mit dem zweiten Kontaktmittel durch die Durchgangsöffnung hindurch
in das Gehäuse
einführbar.
Vorteilhaft kann so das in dem fertig verschlossenen Gehäuse montierte
Bauelement mit der elektrischen Zuleitung verbunden werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das zweite
Kontaktmittel mittels einer damit verbundenen Verriegelung in dem
Gehäuse
verriegelt ist. Vorteilhaft kann so eine Zugentlastung realisiert
sein und die mechanische und somit auch elektrische Kontaktverbindung
zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktmittel gewährleistet sein.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse geschlossen
ist. Vorteilhaft sind hierdurch Bauelement und Kontaktverbindung
besonders gut gegen Umwelteinflüsse geschützt. Vorteilhaft
ist auch, wenn das Gehäuse einstückig ausgestaltet
ist. Dies ist durch den im Unterschied zum Stand der Technik weniger
komplexen Aufbau des erfindungsgemäßen Gehäuses möglich und macht das Gehäuse einfacher
und billiger herstellbar.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn das Gehäuse
eines oder mehrere Montagemittel aufweist, welche geeignet sind,
das Gehäuse
mit einer Halterung zu verbinden.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
das elektrische Bauelement wenigstens ein mikromechanisches Funktionselement,
insbesondere ein mikromechanisches Sensorelement beinhaltet.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Auftrennung des Gehäuses. Dazu wird ein erstes
Gehäuse
mit wenigstens einem darin angeordneten elektrischen Bauelement
und wenigstens einer elektrischen Zuleitung bereitgestellt. Dabei weist
das Gehäuse
wenigstens eine Durchgangsöffnung
auf, wobei die elektrische Zuleitung durch die Durchgangsöffnung von
einer äußeren Umgebung
in das Innere des Gehäuses
hindurchgeführt
ist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen
Bauelement und der elektrischen Zuleitung besteht. Das Gehäuse weist
eine Sollbruchstelle auf. Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß das
Gehäuse
an der Sollbruchstelle aufgetrennt wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß das Gehäuse mittels
eines Trennwerkzeugs an der Sollbruchstelle aufgetrennt wird. Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht
vor, daß das
Gehäuse
beim Auftrennen mittels einer Halterung gehalten wird. Eine andere
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß im Gehäuse wenigstens
ein erstes Kontaktmittel und an der elektrischen Zuleitung wenigstens
ein zweites Kontaktmittel angeordnet ist, und daß die elektrische Zuleitung
und das zweite Kontaktmittel nach dem Auftrennen aus einem Teil des
Gehäuses
gelöst
werden. Vorteilhaft ist dabei auch, daß das zweite Kontaktmittel
mittels einer damit verbundenen Verriegelung zunächst in dem Gehäuse verriegelt
ist und daß zum
Lösen des
Kontaktmittels aus dem Teil des Gehäuses die Verriegelung mittels
eines Entriegelungsmittels entriegelt wird. Besonders vorteilhaft
ist, daß nachfolgend
ein zweites Gehäuse
bereitgestellt wird, und daß die
elektrische Zuleitung durch die Durchgangsöffnung von einer äußeren Umgebung
in das Innere des Gehäuses
hindurchgeführt
wird, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen
Bauelement und der elektrischen Zuleitung entsteht.
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Die
Erfindung beinhaltet schließlich
ein Verfahren zum Wechseln des Gehäuses. Erfindungsgemäß wird dazu
nach dem Auftrennen eines ersten Gehäuses gemäß dem oben dargestellten Verfahren ein
zweites Gehäuse
bereitgestellt und die elektrische Zuleitung durch die Durchgangsöffnung von
einer äußeren Umgebung
in das Innere des zweiten Gehäuses
hindurchgeführt,
wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Bauelement und
der elektrischen Zuleitung entsteht.
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Vorteilhaft
können
mit der Erfindung steckerlose Gehäuse, die Sensoren im Kraftfahrzeug
beinhalten leicht ausgetauscht werden. Das Gehäuse wird dazu an der Sollbruchstelle
aufgetrennt, der Gehäuseteil
mit dem (defekten) Sensor wird entfernt. Die elektrische Zuleitung
mit dem zweiten Kontaktmittel wird aus dem Gehäuse entfernt und, wenn gewünscht, anschließend in
ein neues Gehäuse
mit Sensor eingesteckt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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1 zeigt
schematisch ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit
elektrischem Bauelement und elektrischer Zuleitung.
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2 zeigt
schematisch in einer ersten Ausführungsform
das erfindungsgemäße Verfahren
des Auftrennens eines ersten Gehäuses
mit elektrischem Bauelement und elektrischer Zuleitung.
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3 zeigt
schematisch in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Entriegeln und das Lösen
der elektrischen Zuleitung und des zweiten Kontaktmittels nach dem
Auftrennen aus einem Teil des Gehäuses.
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4 zeigt
schematisch in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Verbinden der elektrischen Zuleitung mit einem zweiten Gehäuse.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Anhand
der im folgenden beschriebenen Ausführungsformen soll die Erfindung
detailliert dargestellt werden.
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1 zeigt
schematisch ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit
elektrischem Bauelement und elektrischer Zuleitung. Dargestellt
ist ein geschlossenes Gehäuse 1 mit
einem darin angeordneten elektrischen Bauelement 2. In
dem Gehäuse 1 ist
weiterhin ein erstes Kontaktmittel 3, hier ein Kontaktstift,
angeordnet, welches mit dem elektrischen Bauelement 2 in
elektrischer Verbindung steht. Das Gehäuse 1 weist eine Durchgangsöffnung 12 vom
Inneren nach außen
auf, durch welche eine elektrische Zuleitung 10 hindurchgeführt ist.
In der Durchgangsöffnung 12 ist
zwischen Gehäuse 1 und
elektrischer Zuleitung 10 ein Dichtungsmittel 4 angeordnet.
An der elektrischen Zuleitung 10 ist ein zweites Kontaktmittel 6, hier
ein aufsteckbarer Kabelschuh, angeordnet, welches mit der Zuleitung 10 in
elektrischer Verbindung steht. Das erste Kontaktmittel 3 und
das zweite Kontaktmittel 6 weisen eine elektrische Kontaktverbindung 3, 6 aneinander
auf, die durch mechanisches Verbinden des ersten und zweiten Kontaktmittels
miteinander hergestellt wird. Die elektrische Kontaktverbindung 3, 6 ist
vorzugsweise lösbar
ausgestaltet. Die elektrische Kontaktverbindung 3, 6 ist
innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet.
Zum Schließen
der Kontaktverbindung 3, 6 kann die elektrische
Zuleitung 10 mit dem daran befindlichen zweiten Kontaktmittel 6 durch
die Durchgangsöffnung 12 hindurch
in das Gehäuseinnere
eingeführt
werden. Das erfindungsgemäße Gehäuse weist
eine Sollbruchstelle 13 auf, an der das Gehäuse 1 auftrennbar
ist. Die Sollbruchstelle 13 ist vorzugsweise derart angeordnet
und ausgebildet, daß im
aufgetrennten Zustand des Gehäuses 1 die
Kontaktverbindung 3, 6 unmittelbar lösbar oder
wenigstens zugänglich
ist. Die Sollbruchstelle 13 kann wie in diesem Beispiel
als Kerbe oder sonstige Materialschwächung ausgebildet sein. Die
Sollbruchstelle 13 kann jedoch auch ein aus einem anderen
Material gefertigter Teil der Gehäusewand sein, oder auch nur
eine Markierung, die bezeichnet, an welcher Stelle das Gehäuse 1 aufgetrennt
werden soll, falls dies geschehen soll. In dem hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist weiterhin schematisch ein Führungsmittel 9 zur
Positionierung der elektrischen Zuleitung 10 und/oder des
zweiten Kontaktmittels 6 vorgesehen. Das Führungsmittel 9 ist
im Gehäuse 1 derart
angeordnet, dass beim Einführen
der elektrischen Zuleitung 10 und des zweiten Kontaktmittels 6 durch
die Durchgangsöffnung 12 hindurch
in das Gehäuseinnere
die Zuleitung 10 und das zweite Kontaktmittel 6 in
die richtige Position gebracht werden, so dass die Kontaktverbindung 3, 6 geschlossen
werden kann. In dem Gehäuse 1, insbesondere
im Bereich der Zuführung 9 ist
in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
eine Verriegelung 14 vorgesehen. Die Verriegelung 14 ist
mit dem zweiten Kontaktmittel 6 verbunden und verriegelt
das zweiten Kontaktmittel 6 in dem Gehäuse 1. Hierdurch ist
eine Zugentlastung für
das zweite Kontaktmittel 6 geschaffen und die elektrische
Zuleitung 10 in dem Gehäuse 1 befestigt.
Alternativ kann die Verriegelung 14 auch an der elektrischen
Zuleitung 10 selbst vorgesehen sein. Das Gehäuse 1 kann
weiterhin eines oder mehrere Montagemittel 7 aufweisen,
welche geeignet sind, das Gehäuse
mit einer äußeren Halterung
zu verbinden. Das Montagemittel 7 kann beispielsweise,
wie hier in der 1 dargestellt, eine Lasche sein.
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2 zeigt
schematisch in einer ersten Ausführungsform
das erfindungsgemäße Verfahren
des Auftrennens eines ersten Gehäuses
mit elektrischem Bauelement und elektrischer Zuleitung. Das Gehäuse 1 ist
dazu in eine Haltevorrichtung 5 eingespannt. Mittels einer
Trennvorrichtung 8, die beispielsweise ein Scherwerkzeug
sein kann, wird das Gehäuse 1 an
der Sollbruchstelle 13 aufgetrennt. In diesem beispiel
wird das Gehäuse 1 aufgetrennt,
derart, daß ein Teil
des Gehäuses 1 von
einem anderen Teil völlig abgetrennt
wird. Der abgetrennte, nicht in der Haltevorrichtung 5 befindliche
Teil des Gehäuses,
der das Bauelement 2 enthält, wird anschließend entfernt. Gemäß dieser
Ausführungsform
wird das Gehäuse 1 vollständig in
zwei Teile getrennt und somit in ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil
aufgeteilt. Alternativ kann aber auch das Gehäuse 1 an der Sollbruchstelle 13 nur
teilweise aufgeteilt werden, und zwar soweit, daß man einen Zugang zum Gehäuseinneren
in einem notwendigen Umfang erhält.
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3 zeigt
schematisch in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Entriegeln und das Lösen
der elektrischen Zuleitung und des zweiten Kontaktmittels nach dem
Auftrennen aus einem Teil des Gehäuses. Wie in der Figur dargestellt,
wird aus dem nun zugänglichen
Gehäuseteil mittels
eines bekannten Entriegelungsmittels 11 die Verriegelung 14 gelöst, und
anschließend
die elektrische Zuleitung 10 mit dem zweiten Kontaktmittel 6 aus
dem Gehäuseteil
entfernt.
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4 zeigt
schematisch in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Verbinden der elektrischen Zuleitung mit einem zweiten Gehäuse. Dazu
wird die elektrische Zuleitung 10 mit dem zweiten Kontaktmittel 6 durch
die Durchgangsöffnung 12 hindurch
in ein zweites Gehäuse 1 eingeführt. Durch
das Führungsmittel 9 wird
die richtige Lage des zweiten Kontaktmittels 6 zum ersten
Kontaktmittel 3 gewährleistet.
Die beiden Kontaktmittel bilden nach dem Einführen eine elektrische Kontaktverbindung 3, 6,
wobei das Kontaktmittel 6 mittels der Verriegelung 14 in
dem Gehäuse 1 verriegelt
wird. Mittels des um die elektrische Zuleitung 10 angeordneten
Dichtmittels 4 wird das Gehäuse 1 an der Durchgangsöffnung 12 abgedichtet.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass es sich bei dem elektrischen
Bauelement 2 um ein mikromechanisches Bauelement, insbesondere um
einen mikromechanischen Sensor wie beispielsweise einen Beschleunigungssensor
oder einen Drehratensensor handelt. Der Sensor ist in dem Gehäuse 1 angeordnet
und mit der elektrischen Zuleitung 10 in Form eines Kabelbaums
verbunden. Das erfindungsgemäße Gehäuse kann
komplett mit Kabelbaum beispielsweise in einem Kraftfahrzeug montiert
sein.