DE102011080811A1

DE102011080811A1 - Elektrische Vorrichtung mit einem EMV-dichten Gehäuse

Info

Publication number: DE102011080811A1
Application number: DE102011080811A
Authority: DE
Inventors: Bernward Anders
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung (1) mit einer Leiterplatte (10) und einem ersten Bauteil (11), wobei zumindest ein Verbindungselement (12) vorgesehen ist, durch das die Leiterplatte (10) mit dem ersten Bauteil (11) mechanisch verbindbar und elektrisch kontaktierbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verbindungselement (12) wenigstens ein federelastisches Flachmaterial aufweist, das mit zumindest einer Federzunge (13) zur federnden Anlage gegen die Leiterplatte (10) und mit zumindest einer Rastlasche (14) zum Verrasten an einem zweiten Bauteil (15) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung mit einer Leiterplatte und einem ersten Bauteil, wobei zumindest ein Verbindungselement vorgesehen ist, durch das die Leiterplatte mit dem ersten Bauteil mechanisch verbindbar und elektrisch kontaktierbar ist.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2005 046 053 A1 ist eine elektrische Vorrichtung mit einer Leiterplatte und einem ersten Bauteil bekannt, und es ist zumindest ein Verbindungselement vorgesehen, durch das die Leiterplatte mit dem ersten Bauteil mechanisch verbindbar und elektrisch kontaktierbar ist. Zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Verbindung weist das Bauteil mehrere Verbindungselemente auf, und die Verbindungselemente sind einteilig mit dem Bauteil ausgeführt. Korrespondierend zu den Verbindungselementen am Bauteil weist die Leiterplatte Haltebereiche auf, in denen die Verbindungselemente verrasten können. Durch den metallischen Kontakt zwischen den Verbindungselementen und den Haltebereichen ist der elektrische Kontakt bei gleichzeitiger mechanischer Verbindung zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte hergestellt.
Nachteilhafterweise bildet das Bauteil lediglich eine Gehäusehälfte zur Abschirmung der Elektronik, die auf der Leiterplatte angeordnet ist. Zwar ist eine optimale Masseverbindung zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil hergestellt, eine Störstrahlung, vor der die Leiterplatte geschützt werden muss oder die bei Betrieb der Elektronik auf der Leiterplatte entsteht und abgeschirmt werden muss, kann durch einen Gehäuseteil, der die Leiterplatte lediglich einseitig abschirmt, nicht hinreichend abgeschirmt werden. Grundsätzlich ist es jedoch erforderlich, eine Leiterplatte vollumfänglich abzuschirmen, sodass Gehäuse-Gehäuse-Verbindungen notwendig sind, wenn beispielsweise zwei Gehäusehälften miteinander verbunden werden müssen und wobei gleichzeitig die Leiterplatte zur Bildung einer Masseverbindung elektrisch mit den Gehäuseteilen verbunden werden muss.
Grundsätzlich besteht insbesondere bei kostengünstigen, verzinkten Metallgehäusen das Problem, dass mit Federkontakten auf einer oxidierenden Zinkbeschichtung des Metallgehäuses kein oder nur ein schlechter elektrischer Kontakt herzustellen ist. Um nicht nur eine elektrische Kontaktierung sondern auch eine mechanische Verbindung zwischen zwei Gehäuseteilen und der elektrischen Leiterplatte zu ermöglichen, müssen bislang beispielsweise zusätzliche Rast-Klemm- oder Schraubverbindungen vorgesehen werden. Das erhöht die Anzahl der Einzelteile zur Bildung der elektrischen Vorrichtung und führt zu einem erhöhten Montageaufwand.
Die DE 197 30 417 C1 zeigt eine weitere elektrische Vorrichtung mit einem Klemmprofil aus elektrisch leitendem Material zum Einklemmen einer Abschirmgehäusewand, das mindestens einen Zentrierzapfen zur Befestigung des Befestigungsmittels in einer Bohrung einer Leiterplatte aufweist. Auch mit Verwendung eines Klemmprofils ist lediglich eine elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einem abschirmenden Gehäuseteil möglich, ohne dass zwei Gehäuseteile miteinander elektrisch und mechanisch verbindbar wären.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Vorrichtung mit einer Leiterplatte zu schaffen, die zur vollumfänglichen Abschirmung von Störstrahlung mit zumindest einem Bauteil mechanisch verbunden und elektrisch kontaktierbar ist, wobei zur Verbindung ein Verbindungselement geschaffen werden soll, das einfach ausgeführt und montierbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer elektrischen Vorrichtung mit einer Leiterplatte und zumindest einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Verbindungselement wenigstens ein federelastisches Flachmaterial aufweist, das mit zumindest einer Federzunge zum federnden Anschlag gegen die Leiterplatte mit zumindest einer Rastlasche zum Verrasten an einem zweiten Bauteil ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verbindungselement geschaffen, das sowohl zur mechanischen Verbindung als auch zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte mit zumindest einem zweiten Bauteil ausgebildet ist. Durch das erste und das zweite Bauteil kann die Leiterplatte vollumfänglich umschlossen sein, und die Leiterplatte kann beispielsweise sandwichartig zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet werden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Leiterplatte fest mit einem ersten oder zweiten Bauteil fixiert wird, wie z.B. durch Schrauben o. ä. Es ist aber sinnvoll, die Leiterplatte mittels Führungselemente, die von dem ersten oder zweiten Bauteil kommen können, in X und Y positioniert wird. Das Verbindungselement ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass die Leiterplatte mit dem ersten Bauteil mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert ist, und das Verbindungselement dient ferner zur Verrastung an einem zweiten Bauteil. Insbesondere kann das erste Bauteil, jedoch auch die Leiterplatte, mit dem zweiten Bauteil entsprechend verrastet werden, indem am Verbindungselement Rastlaschen vorgesehen sind. Folglich sorgen die Federzungen am Verbindungselement für die elektrische Kontaktierung, und die Rastlaschen am Verbindungselement sorgen für die mechanische Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil. Damit wird eine Masseverbindung ermöglicht zwischen der Leiterplatte und dem ersten Bauteil sowie dem zweiten Bauteil, sodass eine wirksame Abschirmung der Störstrahlung der Leiterplatte von einer Bodenseite und einer Deckelseite geschaffen ist.
Insbesondere durch die federnde Ausführung der Federzungen zur Kontaktierung der Leiterplatte wird sichergestellt, dass Maßtoleranzen oder Lagetoleranzen bei der Anordnung der Leiterplatte im ersten Bauteil mit der elektrischen Kontaktierung und zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Bauteil außer acht bleiben können, da durch die federnde Wirkung der Federzunge die Toleranzen ausgeglichen werden können.
Vorteilhaftweise kann das Verbindungselement aus einem durch Stanz-Biegeverfahren hergestelltes Blechelement gebildet sein, wobei das Verbindungselement am ersten Bauteil angeordnet sein kann. Durch die Anordnung des Verbindungselementes am ersten Bauteil ist die mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Bauteil bereits hergestellt, und wenn erfindungsgemäß das Verbindungselement über seine wenigstens eine Rastlasche mit dem zweiten Bauteil verrastet wird, wird die mechanische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil sichergestellt. Das Verbindungselement dient damit als mechanisches Verbindungsglied zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil und kann aus einem Federstahlblech durch Stanz-Biegeverfahren hergestellt sein und entsprechend innenseitig am ersten Bauteil angeordnet werden. Insbesondere kann das Verbindungselement einen Grundabschnitt aufweisen, mit dem das Verbindungselement am ersten Bauteil insbesondere mit zumindest einem Verbindungsmittel angeordnet wird. Das Verbindungsmittel kann beispielsweise ein Niet oder eine Schraube sein. Ferner kann das Verbindungselement durch stoffschlüssige Fügeverfahren mit dem ersten Bauteil verbunden werden.
Insbesondere können das erste Bauteil und das zweite Bauteil jeweils halbschalenförmig ausgebildet sein, und wenn die beiden Bauteile durch das Verbindungselement miteinander verbunden werden, wird ein Hohlraum bzw. ein Innenraum gebildet, in dem die Leiterplatte angeordnet wird. Das Verbindungselement kann folglich innenseitig am Bauteilboden angenietet oder angeschraubt werden, und die Federzungen und die Rastlaschen ragen vom Bauteilboden ab, um die Leiterplatte elektrisch zu kontaktieren und das zweite Bauteil zu verbinden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verbindungselementes kann dieses einen Grundabschnitt mit einer flachen Ausbildung aufweisen, das am ersten Bauteil vorzugsweise innenseitig plan anliegt, wobei sich die Federzunge und die Rastlasche aus der Erstreckungsebene des Grundabschnittes heraus erstrecken.
Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform zur Bildung der elektrischen Vorrichtung kann das Verbindungselement sogar einteilig mit dem ersten Bauteil ausgebildet sein, insbesondere derart, dass das erste Bauteil ein Flachmaterial aufweist, und dass der Grundabschnitt des Verbindungselementes aus einem Abschnitt des Flachmaterials des ersten Bauteils gebildet ist. Insbesondere kann die Federzunge, jedoch auch die Rastlasche mittels einem Ausklinkverfahren aus dem Grundabschnitt des Verbindungselementes herausgestanzt und herausgebogen werden, sodass die beschriebene Funktion des Verbindungselementes auch dann gewährleistet ist, wenn dieses aus einem Abschnitt des ersten Bauteils gebildet ist.
Das zweite Bauteil kann eine Rastnase aufweisen, wobei die Rastlasche des Verbindungselementes zum Verrasten in der Rastnase ausgebildet ist, insbesondere dass die Rastlasche eine Rastöffnung aufweist, in die die Rastnase einrastbar ist. Dadurch entsteht der Vorteil, dass keine weiteren Verbindungselemente erforderlich sind, um die Verbindung des zweiten Bauteils mit dem Verbindungselement herzustellen. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Verbindungselement beispielsweise zwei Rastlaschen aufweisen, und am ersten Bauteil sind vier Verbindungselemente angeordnet. Entsprechend befinden sich am zweiten Bauteil acht Rastnasen, die in die entsprechenden Rastlaschen der Verbindungselemente verrasten können. Vorzugsweise können die Verbindungselemente randseitig im ersten Bauteil angeordnet sein, und die Rastnasen können am zweiten Bauteil ebenfalls in der Wandung eingebracht sein, um in der korrespondierenden Position der Rastlaschen mit diesen zu verrasten.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann sich die Rastlasche etwa senkrecht zum Grundabschnitt des Verbindungselementes erstrecken, insbesondere etwa senkrecht abgewinkelt an diesem angeformt sein. Insbesondere kann sich die Federzunge in einem Winkel von ca. 20° bis ca. 80° zum Grundabschnitt des Verbindungselementes erstrecken und insbesondere etwa in einem Winkel von ca. 20° bis ca. 80° abgewinkelt an diesem angeformt sein. Befindet sich das Verbindungselement in Anordnung am ersten Bauteil, und wird die Leiterplatte in das erste Bauteil eingesetzt, kann die Federzunge durch die angewinkelte Anordnung zurückfedern und dauerhaft gegen die Leiterplatte vorgespannt sein. Zur Kompensierung von Toleranzen ist die Kante der Rastlasche, mit der das Verbindungselement verrastet, als Schräge ausgeführt. Somit kann die Federzunge des Verbindungselementes, je nach Toleranzlage, an einem Punkt auf der schräg ausgeführten Rastlasche in Kontakt kommen.
Mit weiterem Vorteil kann die Federzunge am freien Ende eine Schneidkante oder eine Schneidspitze aufweisen, die zur Kontaktierung eines auf der Leiterplatte vorhandenen elektrischen Leiters ausgebildet ist. Der elektrische Leiter auf der Leiterplatte kann als Beschichtung auf dieser aufgebracht sein, und wenn die Schneidkante durch die Rückfederung der Federzunge mit einer Federkraft auf den elektrischen Leiter auf der Leiterplatte aufliegt, schneidet sich die Schneidkante wenigstens mikroskopisch in den elektrischen Leiter auf der Leiterplatte ein, um eine elektrische Kontaktierung sicherzustellen. Insbesondere werden Oxidschichten auf der Oberfläche des elektrischen Leiters der Leiterplatte durchschnitten, sodass trotz einer Oxidation einer leitenden Oberfläche die elektrische Kontaktierung sichergestellt ist.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der elektrischen Vorrichtung kann das erste Bauteil einen Gehäuseboden bilden und das zweite Bauteil kann einen Gehäusedeckel bilden, und wobei der Gehäusedeckel insbesondere Anlageelemente aufweist, gegen die die Leiterplatte durch die zumindest eine Federzunge des Verbindungselementes andrückbar ist. Folglich wird die Leiterplatte unter Aufrechterhaltung einer mechanischen Spannung zwischen den Anlageelementen am zweiten Bauteil und den Federzungen des Verbindungselementes gehalten.
Das erste Bauteil und das zweite Bauteil kann ein metallisches Material umfassen, wobei die zumindest eine Federzunge einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem ersten Bauteil herstellt und wobei die zumindest eine Rastlasche einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem zweiten Bauteil herstellt. Damit kann die Federzunge zum Abgriff eines Massekontaktes von der Leiterplatte dienen, und der Massekontakt wird sowohl in das erste Bauteil als auch in das zweite Bauteil übertragen. Insbesondere durch die gesicherte Anlage der Rastlasche gegen die Rastnase wird eine elektrische Kontaktierung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil sichergestellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Vorrichtung mit einer Leiterplatte und einem ersten Bauteil, wobei zumindest ein Verbindungselement vorgesehen ist, durch das die Leiterplatte mit dem ersten Bauteil mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert wird, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte des Anordnens des Verbindungselementes zwischen dem ersten Bauteil und der Leiterplatte, des Einlegens der Leiterplatte in das erste Bauteil und des Kontaktierens der Leiterplatte durch zumindest eine am Verbindungselement angeordnete Federzunge und des Anordnens eines zweiten Bauteils am ersten Bauteil und des Verrastens des zweiten Bauteils am ersten Bauteil mit zumindest einer am Verbindungselement angeordneten Rastlasche umfasst. Dabei kann das erste Bauteil einen Gehäuseboden bilden und das zweite Bauteil kann einen Gehäusedeckel bilden, wobei die Leiterplatte unidirektional in den Gehäuseboden eingelegt wird und wobei der Gehäusedeckel in gleicher Richtung unidirektional an den Gehäuseboden gefügt wird. Durch die Fügeschritte der Leiterplatte und des Gehäusedeckels aus lediglich einer Montagerichtung kann die Montagevorrichtung erheblich vereinfacht werden, da lediglich eine Fügerichtung notwendig ist.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine quergeschnittene Ansicht der elektrischen Vorrichtung mit einem Verbindungselement gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine perspektivische Ansicht der elektrischen Vorrichtung mit einem ersten Bauteil, der Leiterplatte und einem zweiten Bauteil,
3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des ersten Bauteils der elektrischen Vorrichtung, an dem das Verbindungselement angeordnet ist,
4 eine perspektivische Detailansicht der Verrastung der Rastnase am zweiten Bauteil in der Rastlasche des Verbindungselementes und
5 eine perspektivische Darstellung des Verbindungselementes mit zwei Rastlaschen und einer Vielzahl von Federzungen.
1 zeigt in einer quergeschnittenen Ansicht eine elektrische Vorrichtung 1 mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Vorrichtung 1 weist eine Leiterplatte 10 auf, auf der in nicht näher gezeigter Weise Elektronik angeordnet ist. Die Elektronik muss gegen Störstrahlung abgeschirmt werden oder Störstrahlung, die durch die Elektronik auf der Leiterplatte 10 verursacht wird, muss gegen die Umgebung abgeschirmt werden.
Die elektrische Vorrichtung 1 weist ferner ein erstes Bauteil 11 auf, das einen Gehäuseboden 11 bildet. Der Gehäuseboden 11 ist halbschalenförmig ausgebildet und umschließt die Leiterplatte 10 halbseitig. Der Gehäuseboden 11 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt oder wenigstens mit einer metallischen Beschichtung versehen. Dadurch entsteht die Wirkung einer Abschirmung vor Störstrahlung, die das erste Bauteil 11 nicht passieren kann.
Am ersten Bauteil 11 ist ein Verbindungselement 12 angeordnet, das im Querschnitt dargestellt ist. Das Verbindungselement 12 ist durch Verbindungsmittel 17 innenseitig am Gehäuseboden 11 angeordnet. Die Verbindungsmittel 17 sind beispielhaft als Niete ausgebildet, und es können mehrere Niete vorgesehen sein, um das Verbindungselement 12 mit dem ersten Bauteil 11 zu verbinden.
Das Verbindungselement 12 ist aus einem Federstahlblech durch Stanz-Biegeverfahren hergestellt und weist eine Federzunge 13 und eine Rastlasche 14 auf. Sowohl die Federzunge 13 als auch die Rastlasche 14 ragen vom Bodenbereich des ersten Bauteils 11 empor. Die Leiterplatte 10 ist etwa parallel beabstandet zum Bodenbereich des ersten Bauteils 11 angeordnet, und durch die vom Bodenbereich abragende Ausbildung der Federzunge 13 kann diese die Leiterplatte 10 elektrisch kontaktieren.
Durch die Verbindung des Verbindungselementes 12 mit dem ersten Bauteil 11 durch die Verbindungsmittel 17 entsteht ein elektrischer Kontakt zwischen dem Verbindungselement 12 und dem ersten Bauteil 11, und durch die Kontaktierung der Federzunge 13 des Verbindungselementes 12 mit der Leiterplatte 10 wird eine Masseverbindung zwischen der Leiterplatte 10 und dem ersten Bauteil 11, nämlich dem Gehäuseboden 11, sichergestellt.
Weiterhin weist die elektrische Vorrichtung 1 ein zweites Bauteil 15 auf, und die Rastlasche 14 des Verbindungselementes 12 ist zum Verrasten an dem zweiten Bauteil 15 ausgebildet. Hierzu besitzt das zweite Bauteil 15 eine Rastnase 18, die in die Rastlasche 14 einrasten kann. Das zweite Bauteil 15 ist ebenfalls aus einem metallischen Werkstoff hergestellt oder weist wenigstens eine metallische Beschichtung auf, und durch die Rastlasche 14 kann das erste Bauteil 11 mit dem zweiten Bauteil 15 elektrisch kontaktiert werden. Im Ergebnis ist eine elektrische Masseverbindung zwischen der Leiterplatte 10 und sowohl dem ersten Bauteil 11 als auch dem zweiten Bauteil 15 sichergestellt.
Um eine mechanische Anlage der Leiterplatte 10 gegen die Federzunge 13 sicherzustellen, weist das zweite Bauteil 15 mehrere Anlageelemente 21 auf. Wird das zweite Bauteil 15, das den Gehäusedeckel 15 der elektrischen Vorrichtung 1 bildet, mit dem Gehäuseboden 11 verbunden, so gelangen die Anlageelemente 21 zur Anlage gegen die Leiterplatte 10. Dadurch wird die Leiterplatte 10 mechanisch gegen die Federzunge 13 vorgespannt, um die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte 10 und der Federzunge 13 sicherzustellen. Im Ergebnis ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung des Verbindungselementes 12 eine sichere elektrische Kontaktierung der Leiterplatte 10 wenigstens zum ersten Bauteil 11, das den Gehäuseboden 11 bildet. Durch die Kontaktmöglichkeit der Rastlasche 14 mit der Rastnase 18 am zweiten Bauteil 15 ist ebenfalls eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung des ersten Bauteils 11 mit dem zweiten Bauteil 15 sichergestellt, das den Gehäusedeckel 15 bildet. Folglich ist auch eine elektrische Masseverbindung zwischen der Leiterplatte 10 und dem Gehäusedeckel 15 sichergestellt.
2 zeigt die elektrische Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht, wobei die Leiterplatte 10, das erste Bauteil 11 und das zweite Bauteil 15 getrennt voneinander dargestellt sind. Die Leiterplatte 10 mit auf dieser aufgebrachter Elektronik ist plattenförmig ausgebildet, und kann im ersten Bauteil 11 oder im zweiten Bauteil 15 aufgenommen werden, das den Gehäuseboden 11 bildet. Nach Anordnung der Leiterplatte 10 im ersten Bauteil 11 kann das zweite Bauteil 15 auf das erste Bauteil 11 aufgesetzt werden oder umgekehrt, und die Leiterplatte 10 befindet sich zwischen dem ersten Bauteil 11 und dem zweiten Bauteil 15.
Innenseitig im ersten Bauteil 11, das den Gehäuseboden 11 der elektrischen Einrichtung 1 bildet, sind randseitig Verbindungselemente 12 angeordnet, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet sind. Die Verbindungselemente 12 weisen jeweils mehrere Federzungen 13 auf, und wenn die Leiterplatte 10 in den Gehäuseboden 11 eingesetzt wird, kontaktieren die Federzungen 13 die Leiterplatte 10. Ferner weisen die Verbindungselemente 12 jeweils zwei Rastlaschen 14 auf. Ist die Leiterplatte 10 in den Gehäuseboden 11 eingesetzt und wird das zweite Bauteil 15, das den Gehäusedeckel 15 bildet, auf den Gehäuseboden 11 aufgesetzt, können die Rastlaschen 14 der Verbindungselemente 12 in Rastnasen 18 verrasten, die randseitig am Gehäusedeckel 15 angeordnet sind. Der Randbereich des Gehäusebodens 11 weist Aussparungen 22 auf, die jeweils an der Position der Rastlaschen 14 eingebracht sind. Damit können die Rastlaschen 14 nach außen aufbiegen, um in den Rastnasen 18 zu verrasten. Ferner können die Rastlaschen 14 manuell aus der Verrastung mit den Rastnasen 18 herausgebogen werden, um beispielsweise den Gehäusedeckel 15 wieder vom Gehäuseboden 11 zu lösen. Sowohl der Gehäuseboden 11 als auch der Gehäusedeckel 15 sind aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt oder weisen wenigstens eine elektrisch leitende Oberfläche auf, und durch die Kontaktierung der Leiterplatte 10 mit dem Gehäuseboden 11 über die Federzungen 13 und durch die Kontaktierung des Gehäusedeckels 15 mit dem Gehäuseboden 11 über die Rastlaschen 14 ist das gesamte Gehäuse 11 und 15 der elektrischen Vorrichtung 1 mit der Leiterplatte 10 massekontaktiert.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus dem Gehäuseboden 11, in dem ein Verbindungselement 12 angeordnet ist. Das Verbindungselement 12 ist mit dem Gehäuseboden 11 durch Verbindungsmittel 17 verbunden, die beispielhaft als Niete ausgebildet sind. Das Verbindungselement 12 besitzt mehrere Federzungen 13, die in einem Winkel von etwa 45° von einem Grundabschnitt 16 des Verbindungselementes 12 abragen. Das Verbindungselement 12 ist ferner mit einer Rastlasche 14 gezeigt, die in einem Winkel von etwa 90° bei Nominallage vom Grundabschnitt 16 des Verbindungselementes 12 abragt und in einer Position am Verbindungselement 12 angeordnet ist, die mit der Aussparung 22 im Gehäuseboden 11 korrespondiert.
Weiterhin ist eine Leiterplatte 10 gestrichelt gezeigt, die im Gehäuseboden 11 aufgenommen werden kann, und gegen die die Federzungen 13 federelastisch anliegen.
Um eine plastische Verformung der Federzungen 13 zu vermeiden, ist eine Begrenzungsanformung 23 vorgesehen, die mehrfach im Gehäuseboden 11 vorhanden sein kann. Damit wird eine bestimmte Vorspannung der Federzungen 11 gegen die Leiterplatte 10 sichergestellt, wobei eine Beschädigung der Federzungen 13 vermieden wird. Die Federzungen 13 besitzen endseitig eine Schneidkante 20, die dreieckförmig ausgestaltet ist und in einer Schneidspitze münden kann. Durch die federbelastete Anlage der Schneidkanten 20 gegen die Oberfläche der Leiterplatte 10 kann sich die Schneidkante 20 zumindest mikroskopisch in das Material eines elektrischen Leiters der Leiterplatte 10 einschneiden, um auch bei Bildung einer Oxidschicht auf dem elektrischen Leiter der Leiterplatte 10 eine sichere elektrische Kontaktierung der Leiterplatte 10 mit dem Verbindungselement 12 sicherzustellen.
4 zeigt eine Verrastung einer Rastlasche 14 des Verbindungselementes 12 mit einer Rastnase 18, die am Gehäusedeckel 15 angeordnet ist. Die Rastlasche 14 ist im Bereich der Aussparung 22 des Gehäusebodens 11 angeordnet, sodass diese wenigstens geringfügig nach außen aufgebogen werden kann, um die Rastnase 18 in einer Rastöffnung 19 zu verrasten, die in der Rastlasche 14 eingebracht ist. Endseitig weist die Rastlasche 14 einen abgefalzten Bereich 24 auf, sodass sich das Federblech der Rastlasche 14 nicht vollständig gegen den Gehäusedeckel 15 anlegt. Durch den abgefalzten Bereich 24 kann die Rastlasche 14 auch im verrasteten Zustand mit der Rastnase 18 manuell aus dem Eingriff mit der Rastnase 18 gelöst werden, um den Gehäusedeckel 15 wieder vom Gehäuseboden 11 zu trennen. Ferner wird durch die Anschrägung des abgefalzten Bereiches 24 das Einrasten der Rastnase 18 in die Rastöffnung 19 erleichtert.
5 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht des Verbindungselementes 12, wie dieses am Gehäuseboden 11 anordbar ist. Das Verbindungselement 12 besitzt zunächst einen Grundabschnitt 16, in dem mehrere Durchgangslöcher 25 eingebracht sind. Durch die Durchgangslöcher 25 können die Verbindungsmittel 17 zur Verbindung des Verbindungselementes 12 mit dem Gehäuseboden 11 hindurchgeführt werden. Aus der Erstreckungsebene des Grundabschnittes 16 ragen mehrere Federzungen 13 unter einem Schrägungswinkel aus dem Grundabschnitt 16 empor. Wird das Verbindungselement 12 mit dem Grundabschnitt 16 auf dem Gehäuseboden 11 angeordnet, so ragen die Federzungen 13 aus der Ebene des Gehäusebodens 11 hervor, um die Leiterplatte 10 zu kontaktieren. Endseitig besitzen die Federzungen 13 Schneidkanten 20, um sich in einen elektrischen Leiter auf der Leiterplatte 10 einzuschneiden.
Weiterhin weist das Verbindungselement 12 beispielhaft zwei Rastlaschen 14 auf, die sich etwa senkrecht aus dem Grundabschnitt 16 des Verbindungselementes 12 heraus erstrecken. Die Rastlaschen 14 weisen länglich ausgebildete Rastöffnungen 19 auf, in denen Rastnasen 18 des Gehäusedeckels 15 verrasten können.
Das Verbindungselement 12 kann aus einem Federstahlblech ausgebildet sein und durch Stanz-Biegeverfahren hergestellt werden. Das Verbindungselement 12 kann auf verschiedene Weise oberflächenbeschichtet werden, beispielsweise kann das Verbindungselement 12 wenigstens im Bereich der Schneidkanten 20, vorzugsweise wenigstens endseitig der Federzungen 13, insbesondere auch im Bereich der Rastlaschen 14, mit einer Goldbeschichtung versehen werden. Üblicherweise werden aber Federelemente aus Edelstahlblechen hergestellt werden, welche keine bzw. nur geringe Oxydschichten aufbauen und gute elektrische Leiter sind.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere kann das Verbindungselement 12 auch alternativ oder zusätzlich am Gehäusedeckel 15 angeordnet sein, um die Leiterplatte 10 von einer gegenüberliegenden Seite zu kontaktieren, insbesondere um eine redundante Kontaktierung der Leiterplatte 10 von beiden Bauteilen 11 und 15 zu schaffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005046053 A1 [0002]
DE 19730417 C1 [0005]

Claims

Elektrische Vorrichtung (1) mit einer Leiterplatte (10) und einem ersten Bauteil (11), wobei zumindest ein Verbindungselement (12) vorgesehen ist, durch das die Leiterplatte (10) mit dem ersten Bauteil (11) mechanisch verbindbar und elektrisch kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) wenigstens ein federelastisches Flachmaterial aufweist, das mit zumindest einer Federzunge (13) zur federnden Anlage gegen die Leiterplatte (10) und mit zumindest einer Rastlasche (14) zum Verrasten an einem zweiten Bauteil (15) ausgebildet ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) aus einem durch Stanz-Biegeverfahren hergestelltes Blechelement gebildet ist, wobei das Verbindungselement (12) am ersten Bauteil (11) angeordnet ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) einen Grundabschnitt (16) aufweist, mit dem das Verbindungselement (12) am ersten Bauteil (11) insbesondere mit zumindest einem Verbindungsmittel (17) angeordnet ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundabschnitt (16) flach ausgebildet ist und am ersten Bauteil (11) plan anliegt, wobei sich die Federzunge (13) und die Rastlasche (14) aus der Erstreckungsebene des Grundabschnittes (16) heraus erstrecken.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) einteilig mit dem ersten Bauteil (11) ausgebildet ist, insbesondere derart, dass das erste Bauteil (11) ein Flachmaterial aufweist, und dass der Grundabschnitt (16) des Verbindungselementes (12) aus einem Abschnitt des Flachmaterials des ersten Bauteils (11) gebildet ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (15) wenigstens eine Rastnase (18) aufweist, wobei die Rastlasche (14) des Verbindungselementes (12) zum Verrasten in der Rastnase (18) ausgebildet ist, insbesondere dass die Rastlasche (14) eine Rastöffnung (19) aufweist, in die die Rastnase (18) einrastbar ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich – die Rastlasche (14) etwa senkrecht zum Grundabschnitt (16) des Verbindungselementes (12) erstreckt, insbesondere etwa senkrecht abgewinkelt an diesem angeformt ist und/oder dass sich – die Federzunge (13) in einem Winkel von ca. 20° bis ca. 80° zum Grundabschnitt (16) des Verbindungselementes (12) erstreckt, insbesondere etwa in einem Winkel von ca. 20° bis ca. 80° abgewinkelt an diesem angeformt ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzunge (13) am freien Ende eine Schneidkante (20) oder eine Schneidspitze aufweist, die zur Kontaktierung eines auf der Leiterplatte (10) vorhandenen elektrischen Leiters ausgebildet ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (11) einen Gehäuseboden (11) bildet und/oder dass das zweite Bauteil (15) einen Gehäusedeckel (15) bildet, und wobei der Gehäusedeckel (15) insbesondere Anlageelemente (21) aufweist, gegen die die Leiterplatte (10) durch die zumindest eine Federzunge (13) des Verbindungselementes (12) andrückbar ist.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (11) und das zweite Bauteil (15) ein metallisches Material umfassen, wobei die zumindest eine Federzunge (13) einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatte (10) und dem ersten Bauteil (11) herstellt und wobei die zumindest eine Rastlasche (14) einen elektrischen Kontakt zwischen der Leiterplatte (10) und dem zweiten Bauteil (15) herstellt.
Verfahren zur Montage einer elektrischen Vorrichtung mit einer Leiterplatte (10) und einem ersten Bauteil (11), wobei zumindest ein Verbindungselement (12) vorgesehen ist, durch das die Leiterplatte (10) mit dem ersten Bauteil (11) mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Anordnen des Verbindungselementes (12) zwischen dem ersten Bauteil (11) und der Leiterplatte (10), – Einlegen der Leiterplatte (10) in das erste Bauteil (11) und Kontaktieren der Leiterplatte (10) durch zumindest eine am Verbindungselement (12) angeordnete Federzunge (13), – Anordnen eines zweiten Bauteils (15) am ersten Bauteil (11) und Verrasten des zweiten Bauteils (15) am ersten Bauteil (11) mit zumindest einer am Verbindungselement (12) angeordneten Rastlasche (14).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (11) einen Gehäuseboden (11) bildet und/oder dass das zweite Bauteil (15) einen Gehäusedeckel (15) bildet, wobei die Leiterlatte (10) unidirektional in den Gehäuseboden (11) eingelegt wird und wobei der Gehäusedeckel (15) in gleicher Richtung unidirektional an den Gehäuseboden (11) gefügt wird.