DE102009048527B4

DE102009048527B4 - Anordnung von mehreren Schaltungsträgern und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung

Info

Publication number: DE102009048527B4
Application number: DE102009048527.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Oed; Jürgen Bäumler; Mustafa Elipe; Robert Herrschmann
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: DE102009048527A1

Abstract

Anordnung zum positionsgenauen Verbinden mehrerer Schaltungsträger (1, 2) mittels eines Rahmens (3), der mindestens einen Schaltungsträger (1) aufnehmen kann,
der Rahmen (3) ein aufnehmendes Rahmenteil (3a) und ein fixierendes Rahmenteil (3b) umfasst,
wobei die beiden Rahmenteile (3a, 3b) mittels einer flexiblen Verbindungseinrichtung (4) gegeneinander bewegbar miteinander verbunden sind, und wobei die beiden Rahmenteile (3a, 3b) zur Fixierung eines Schaltungsträgers (1) im Rahmen (3) zwischen den beiden Rahmenteilen (3a, 3b) mittels einer Formschlusseinrichtung (5) miteinander formschlüssig verbindbar sind, und dass
das aufnehmende Rahmenteil (3a) eine Montagevorrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) mittels der Montagevorrichtung (6) mit einem weiteren Schaltungsträger (2) positionsgenau mechanisch verbunden ist, wobei der Rahmen (3) mit dem mindestens einen Schaltungsträger (1) und der weitere Schaltungsträger (2) senkrecht zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von mehreren Schaltungsträgern sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach Anspruch 9.
Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik nimmt der Anteil der Elektronik im Fahrzeug stetig zu. In den entsprechenden Steuergeräten müssen daher nicht selten mehrere Schaltungsträger in einem Gehäuse möglichst Platz sparend angeordnet werden. Dabei sollen die Schaltungsträger insbesondere sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden werden. Es kommt immer wieder vor, dass zwei Schaltungsträger in einem bestimmten Winkel, in der Regel senkrecht, zueinander angeordnet werden müssen. Am einfachsten geschieht dies, wenn der eine Schaltungsträger den einen Teil einer betreffenden Steckverbindung zwischen den Schaltungsträgern, und der andere Schaltungsträger den entsprechenden anderen Teil der Steckerverbindung enthält und durch Verbinden der beiden Teile der Steckverbindung die beiden Schaltungsträger elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Eine derartige Anordnung hat häufig den Nachteil, dass die Verbindung der beiden Schaltungsträger nicht sehr positionsgenau und mechanisch nicht sehr belastbar ist.
Anordnungen zum positionsgenauen Verbinden mehrerer Schaltungsträger aus dem Stand der Technik sind beispielsweise aus US 5 364 280 A , US 4 226 491 A und US 6 375 477 B2 bekannt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung von mehreren Schaltungsträgern zu schaffen, die es ermöglicht, die Schaltungsträger positionsgenau zueinander zu fixieren und so zu verbinden, dass die Anordnung unter Beibehaltung der Position mechanischen Belastungen dauerhaft widersteht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß wird die Anordnung zum positionsgenauen Verbinden mehrerer, insbesondere zweier Schaltungsträger mittels eines Rahmens realisiert. Dabei wirkt der Rahmen sowohl als Positionier- als auch als Montagehilfe. Der Rahmen umfasst ein aufnehmendes Rahmenteil, das geeignet ist, mindestens einen Schaltungsträger aufzunehmen, und ein fixierendes Rahmenteil, das geeignet ist, mindestens einen Schaltungsträger, der vom aufnehmenden Rahmenteil aufgenommen ist, im Rahmen zu fixieren. Beide Rahmenteile sind mittels einer flexiblen Verbindungseinrichtung gegeneinander bewegbar miteinander verbunden. Die beiden Rahmenteile sind zur Fixierung des Schaltungsträgers zwischen den beiden Rahmenteilen mittels einer Formschlusseinrichtung miteinander formschlüssig verbindbar. Weiterhin weist das aufnehmende Rahmenteil eine Montagevorrichtung auf, mittels der der Rahmen, mit einem weiteren Schaltungsträger positionsgenau mechanisch verbunden ist. Die Form der Montagevorrichtung definiert den Winkel zwischen den Schaltungsträgern, nachdem sie miteinander verbunden worden sind. In der Regel werden die Schaltungsträger senkrecht zueinander angeordnet sein.
Die Schaltungsträger sind insbesondere mittels eines elektrischen Kontaktierungselements mit beliebiger Pinzahl elektrisch miteinander verbindbar , wobei das Kontaktierungselement wahlweise an dem einen oder dem anderen Schaltungsträger angeordnet ist. Dabei kann das Kontaktierungselement starr gegenüber dem Schaltungsträger, zum Beispiel als Stanzkamm, ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann das Kontaktierungselement auch flexibel gegenüber dem Schaltungsträger, zum Beispiel als Jumper, ausgeführt sein. Vorteilhafterweise wird das Kontaktierungselement des einen Schaltungsträgers bei der Herstellung der elektrischen Verbindung in eine entsprechende Kontaktierungselementaufnahme des weiteren Schaltungsträger eingesetzt. Das Kontaktierungselement kann durch die Wahl der Anzahl der Pins insbesondere so gestaltet werden, dass eine oder beliebig viele elektrische Verbindungen realisieren kann.
Vorteilhafterweise ist die flexible Verbindungseinrichtung zwischen den gegeneinander bewegbaren Rahmenteilen als Filmscharnier ausgestaltet. Nachdem ein Schaltungsträger in dem aufnehmenden Rahmenteil aufgenommen ist, wird dieser im Rahmen fixiert, indem die beiden Rahmenteile mittels einer Formschlusseinrichtung miteinander verbunden werden, wobei jeweils ein entsprechender Teil der Formschlusseinrichtung am aufnehmenden beziehungsweise am flexiblen Rahmenteil angeordnet ist. Insbesondere kann die Formschlusseinrichtung als eine Klemm- oder als eine Rasteinrichtung ausgestaltet sein, wobei zum Beispiel die Rastnase am bewegbaren Rahmenteil und die entsprechend Rasttasche am aufnehmenden Rahmenteil angeordnet sein kann.
Die mechanische Verbindung zwischen der am Rahmen, insbesondere am aufnehmenden Rahmenteil, angeordneten Montagevorrichtung und dem weiteren Schaltungsträger kann durch Herstellen eines Kraftschlusses, zum Beispiel durch Verschrauben oder Vernieten, zwischen der Montagevorrichtung und dem weiteren Schaltungsträger realisiert sein.
Alternativ könnte die Montagevorrichtung mit dem weiteren Schaltungsträger auch durch Herstellen eines Formschlusses, beispielsweise durch Verschnappen mechanisch verbindbar sein.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung einer positionsgenauen Verbindung mindestens zweier Schaltungsträger derart zu schaffen, dass die Verbindung unter Beibehaltung der Position mechanischen Belastungen dauerhaft widersteht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 9.
Die Vorteile des Verfahrens nach Anspruch 9 entsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung angegeben wurden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 Eine Anordnung von zwei Schaltungsträgern vor der Montage,
2 eine Anordnung gemäß 1 nach der Montage.

1 zeigt eine Anordnung zweier Schaltungsträger 1,2 vor Herstellung der Verbindung zwischen den beiden. Der erste Schaltungsträger 1 befindet sich in einer, nicht gezeigten, Aufnahme eines aufnehmenden Rahmenteils 3a. Die nicht gezeigte Aufnahme des aufnehmenden Rahmenteils 3a könnte sein ein umlaufender Bundsteg oder auch zum Beispiel eine Aufnahme bestehend aus mindestens vier Stiften, die entsprechend den Abmessungen des ersten Schaltungsträgers 1 im aufnehmenden Rahmenteil 3a angeordnet sind. Ein fixierendes Rahmenteil 3b ist mit dem aufnehmenden Rahmenteil 3a durch eine flexible Verbindungseinrichtung 4 derart verbunden, dass die beiden Rahmenteile 3a, 3b gegeneinander bewegbar sind. Die flexible Verbindungseinrichtung 4 ist hier als durchgehendes Filmscharnier dargestellt. Zum Einbringen des ersten Schaltungsträger 1 in das aufnehmende Rahmenteil 3a ist das fixierende Rahmenteil 3b mittels der flexiblen Verbindungseinrichtung 4 nach oben geklappt, bzw. entspricht diese Stellung der Ausgangsposition des geöffneten Rahmens. Der Schaltungsträger 1 im aufnehmenden Rahmenteil 3a ist durch das fixierende Rahmenteil 3b im Rahmen 3 fixierbar. Zu diesem Zweck wird das fixierende Rahmenteil 3b nach unten geklappt und mit dem aufnehmenden Rahmenteil 3a formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden. In 1 wird der Formschluss durch eine angedeutete Rasteinrichtung 5 bewerkstelligt, wobei jeweils ein entsprechendes Teil der Rasteinrichtung 5 am aufnehmenden Rahmenteil 3a und am fixierenden Rahmenteil 3b angeordnet ist.
In 1 ist das elektrische Kontaktierungselement 7 mit beliebiger Pinzahl am Schaltungsträger 1 angeordnet. Die Darstellung des Kontaktierungselements 7 ist schematisch. Es könnte zum Beispiel als Stanzkamm 7 ausgeführt sein, also starr gegenüber dem Schaltungsträger 1. Alternativ könnte das Kontaktierungselement 7 aber auch als dem Schaltungsträger 1 gegenüber flexibler Lötjumper 7 ausgeführt sein. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Schaltungsträgern 1, 2 ist insbesondere an dem weiteren Schaltungsträger 2 eine entsprechende Kontaktierungselementaufnahme 8 angeordnet. Diese Kontaktierungselementaufnahme 8 kann zum Beispiel als eine Reihe von Lötaugen ausgestaltet sein, wobei die Anzahl der Lötaugen der Anzahl der Pins des Kontaktierungselement 7 entsprechen. Wahlweise könnte die Kontaktierungselementaufnahme 8 auch an dem ersten Schaltungsträger 1 im Rahmen 3 angeordnet sein; das Kontaktierungselement 7 wäre dann entsprechend am weiteren Schaltungsträger 2 angeordnet.
Am aufnehmenden Rahmenteil 3a des Rahmens 3 ist in einem Winkel zum im aufnehmenden Rahmenteil 3a angeordneten ersten Schaltungsträger 1 eine Montagevorrichtung 6 angeordnet. Der Winkel zwischen dem ersten Schaltungsträger 1 und der Montagevorrichtung 6 ist nach Herstellung der positionsgenauen Verbindung zwischen den beiden Schaltungsträgern 1, 2 eben der Winkel zwischen den beiden Schaltungsträgern 1, 2 selbst. Erfindungsgemäß stehen die beiden Schaltungsträger 1,2 nach der Montage senkrecht aufeinander.
2 zeigt die Anordnung der beiden Schaltungsträger 1,2 nach Herstellen der positionsgenauen Verbindung zwischen den beiden. Das fixierende Rahmenteil 3b ist heruntergeklappt und formschlüssig mittels der Formschlusseinrichtung 5 mit dem aufnehmenden Rahmenteil 3a verbunden.
Beim Aufsetzen des Rahmens 3 mit dem ersten Schaltungsträger 1 auf den zweiten Schaltungsträger 2 wird das elektrische Kontaktierungselement 7 in die entsprechende Kontaktierungselementaufnahme 8 eingeführt und in einem weiteren Verfahrensschritt mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, elektrisch mit der Kontaktierungselementaufnahme 8 verbunden. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte Fügen von Kontaktierungselement 7 und Kontaktierungselementaufnahme 8 und anschließendem mechanischen, positionsgenauen Verbinden des Rahmens 3 mit dem weiteren Schaltungsträger 2 kann je nach Art des Kontaktierungselements 7 unterschiedlich sein.
Bei einem flexiblen Kontaktierungselement 7, wie zum Beispiel einem Lötjumper, ist es möglich, die elektrische Verbindung der beiden Schaltungsträger 1, 2 vor dem Herstellen der mechanischen Verbindung durchzuführen.
Bei einem starren Kontaktierungselement 7, wie zum Beispiel einem Stanzkamm, muss die elektrische Verbindung der beiden Schaltungsträger 1, 2 nach dem Herstellen der mechanischen Verbindung realisiert werden, da ansonsten durch die Positionierung des Rahmens 3 auf dem zweiten Schaltungsträger 2 die zuvor schon fertig gestellte elektrische Verbindung beschädigt werden könnte.
Zu guter Letzt ist es auch möglich, die elektrische Verbindung der beiden Schaltungsträger 1, 2 und die mechanische Verbindung des Rahmens 3 mit dem zweiten Schaltungsträger 2 gleichzeitig durchzuführen, indem man als Kontaktierungselement 7 ein Press-Fit Element verwendet.
Mittels der Montagevorrichtung 6 kann die positionsgenaue Verbindung zwischen den beiden Schaltungsträgern 1,2 hergestellt werden. Dies kann zum Beispiel durch Herstellen eines Formschlusses oder eines Kraftschlusses realisiert werden. Als Beispiel eines Kraftschlusses wäre es denkbar, dass die Montagevorrichtung 6 mit dem zweiten Schaltungsträger 2 verschraubt ist, wobei die Montagevorrichtung 6 dann nicht gezeigte Löcher aufweisen könnte, durch die ebenfalls in nicht gezeigter Weise Schrauben durchgeführt würden, die dann in eine entsprechende Gewindebohrung des zweiten Schaltungsträgers 2 eingeschraubt würden.
Das Rahmenteil 3b ist in 1 und 2 als geschlossene Fläche ausgestaltet. Es wäre auch denkbar, dass das Rahmenteil 3b eine Ausnehmung derart aufweist, dass insbesondere auf dem Schaltungsträger 1 angeordnete elektronische Bauteile auch im geschlossenen Zustand des Rahmens 3 zugänglich sind. Dasselbe wäre auch beim aufnehmenden Rahmenteil 3a denkbar.
Insbesondere wäre auch eine Anordnung denkbar, bei der im aufnehmenden Rahmenteil 3a mehr als ein Schaltungsträger angeordnet ist. Ebenfalls wäre eine Anordnung denkbar, bei der der Rahmen 3 mit einem oder mehreren darin angeordneten Schaltungsträgern 1 auf mehr als einem Schaltungsträger 2 montiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Erster Schaltungsträger
2: Zweiter Schaltungsträger
3: Rahmen
3a: Aufnehmendes Rahmenteil
3b: Fixierendes Rahmenteil
4: Flexible Verbindungseinrichtung
5: Formschlusseinrichtung
6: Montagevorrichtung
7: Elektrisches Kontaktierungselement
8: Kontaktierungselementaufnahme

Claims

Anordnung zum positionsgenauen Verbinden mehrerer Schaltungsträger (1, 2) mittels eines Rahmens (3), der mindestens einen Schaltungsträger (1) aufnehmen kann, der Rahmen (3) ein aufnehmendes Rahmenteil (3a) und ein fixierendes Rahmenteil (3b) umfasst, wobei die beiden Rahmenteile (3a, 3b) mittels einer flexiblen Verbindungseinrichtung (4) gegeneinander bewegbar miteinander verbunden sind, und wobei die beiden Rahmenteile (3a, 3b) zur Fixierung eines Schaltungsträgers (1) im Rahmen (3) zwischen den beiden Rahmenteilen (3a, 3b) mittels einer Formschlusseinrichtung (5) miteinander formschlüssig verbindbar sind, und dass das aufnehmende Rahmenteil (3a) eine Montagevorrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) mittels der Montagevorrichtung (6) mit einem weiteren Schaltungsträger (2) positionsgenau mechanisch verbunden ist, wobei der Rahmen (3) mit dem mindestens einen Schaltungsträger (1) und der weitere Schaltungsträger (2) senkrecht zueinander angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsträger (1, 2) mittels eines elektrischen Kontaktierungselements (7) mit beliebiger Pinzahl elektrisch verbindbar sind, wobei das Kontaktierungselement (7) an einem der Schaltungsträger (1, 2) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktierungselement (7) starr gegenüber dem Schaltungsträger (1, 2), insbesondere als Stanzkamm ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktierungselement (7) flexibel gegenüber dem Schaltungsträger (1, 2), insbesondere als Lötjumper ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Verbindungseinrichtung (4) als Filmscharnier ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusseinrichtung (5) zwischen den beiden Rahmenteilen (3a, 3b) als Klemm- oder Rasteinrichtung ausgestaltet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Rahmen (3) und dem weiteren Schaltungsträger (2) durch Herstellen eines Kraftschlusses realisiert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Rahmen (3) und dem weiteren Schaltungsträger (2) durch Herstellen eines Formschlusses realisiert ist.
Verfahren zur Herstellung einer positionsgenauen Verbindung mehrerer Schaltungsträger (1, 2) gemäß einer Anordnung nach Anspruch 1 mit den Schritten: - Bereitstellen mehrerer Schaltungsträger (1, 2), - Bereitstellen eines Rahmens (3), der ein aufnehmendes Rahmenteil (3a), ein fixierendes Rahmenteil (3b) und eine flexible Verbindungseinrichtung (4), mittels der die beiden Rahmenteile (3a, 3b) gegeneinander bewegbar miteinander verbunden sind, umfasst, - Einlegen des einen Schaltungsträgers (1) in eine entsprechende Aufnahme des aufnehmenden Rahmenteils (3a), - Fixieren des einen Schaltungsträgers (1) im aufnehmenden Rahmenteil (3a) durch formschlüssiges Verbinden der beiden Rahmenteile (3a, 3b), - Aufsetzen des Rahmens (3) auf den weiteren Schaltungsträger (2), - Herstellen einer positionsgenauen mechanischen Verbindung zwischen einer Montagevorrichtung (6) des Rahmens (3) und dem zweiten Schaltungsträger (2), wobei der Rahmen (3) mit dem mindestens einen Schaltungsträger (1) und der weitere Schaltungsträger (2) senkrecht zueinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltungsträgern (1, 2) mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, vor dem Herstellen der positionsgenauen mechanischen Verbindung zwischen der Montagevorrichtung (6) des Rahmens (3) und dem zweiten Schaltungsträger (2) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltungsträgern (1, 2) mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, nach dem Herstellen der positionsgenauen mechanischen Verbindung zwischen der Montagevorrichtung (6) des Rahmens (3) und dem zweiten Schaltungsträger (2) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltungsträgern (1, 2) gleichzeitig mit dem Herstellen der positionsgenauen mechanischen Verbindung zwischen der Montagevorrichtung (6) des Rahmens (3) und dem zweiten Schaltungsträger (2) hergestellt wird.