DE102011114965A1

DE102011114965A1 - Haltevorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Bauelementes

Info

Publication number: DE102011114965A1
Application number: DE102011114965A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Probst; Markus Christoph; Christian Plankl
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Es wird eine Haltevorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Bauelementes, insbesondere eines Kondensators, auf einem Trägersubstrat sowie ein entsprechendes Montageverfahren beschrieben. Solch eine Haltevorrichtung ist mit einer Aufnahme für das Bauelement und mit elektrischen Leitern zur leitenden Verbindung von Anschlüssen des Bauelementes mit Kontaktzonen des Trägersubstrats versehen, wobei an der Haltevorrichtung Zapfen zur Positionierung und Befestigung der Haltevorrichtung in entsprechend ausgebildeten Öffnungen des Trägersubstrats vorgesehen und die elektrischen Leiter auf dem zum Trägersubstrat gerichteten Ende mit Einpressstiften zum Einpressen in Öffnungen der Kontaktzonen ausgebildet sind. Die elektrischen Leiter werden nicht gelötet, sondern weisen jeweils eine Klemmvorrichtung zur elektrischen Kontaktierung jeweils eines Anschlusses des Bauelements sowie an der Haltevorrichtung Haltetaschen zur Aufnahme und Befestigung der elektrischen Leiter am Haltemittel auf, so dass in einem Arbeitsschritt die Kontaktierung des Leiters mit den Anschlüssen wie auch das Einbringen der Leiter in die Haltetaschen erfolgen kann. Die Zapfen sind vorzugsweise mit einem zumindest an einer Seite offenen Hohlraum ausgebildet und ist ein Spreizniet zur Arretierung des Zapfens nach dessen Einführen ins Trägersubstrat vorgesehen, welcher den Hohlraum auffüllt und so die Zapfen sicher fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Bauelementes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Haltevorrichtung ist beispielsweise aus der DE 100 62 962 A1 bekannt. Gerade größere elektrische Bauelemente, wie eben beispielsweise Kondensatoren, werden bevorzugt durch eine zusätzliche Haltevorrichtung auf einem Trägersubstrat befestigt, da zum einen die doch erheblichen mechanischen Belastungen nicht alleine durch die elektrischen Anschlüsse der Bauelemente aufgenommen werden können. Die Haltevorrichtung weist dazu eine entsprechend der Form des Bauelements angepasste Aufnahme mit entsprechenden Haltemitteln auf.
Zudem bietet die Haltevorrichtung die Möglichkeit, das Bauelement beabstandet vom Trägersubstrat anzuordnen und so die Fläche auf dem Trägersubstrat unter der Haltevorrichtung für die Bestückung weiterer elektronischer Bauelemente zu verwenden, wobei dies für die vorliegende Erfindung möglich, aber nicht entscheidend ist.
Die gattungsbildende Haltevorrichtung weist Zapfen zur Ausrichtung der Haltevorrichtung auf dem Trägersubstrat als auch zur zusätzlichen Befestigung am Trägersubstrat auf.
Die Kosten für eine solche Haltevorrichtung sowie der Aufwand bei der Montage des Bauelements in eine solche Haltevorrichtung als auch der Haltevorrichtung mit dem Bauelement am Trägersubstrat sind jedoch relativ hoch. So werden in der gattungsbildenden Schrift DE 100 62 962 A1 die elektrischen Leiter zum Verbinden der elektrischen Anschlüsse des Bauelements mit dem Trägersubstrat vom Material der Haltevorrichtung um spritzt und die elektrischen Anschlüsse des Bauelements in Ösen des elektrischen Leiters eingeführt und dort verlötet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Haltevorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zur Montage anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die elektrischen Leiter der Haltevorrichtung mittels Klemmvorrichtungen, also beispielsweise einer Schneidklemme den jeweiligen Anschluss des Bauelements lötfrei kontaktieren und die elektrische Kontaktierung zwischen Leiter und Anschluss des Bauelements in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Einbringen des Leiters in die Haltevorrichtung erfolgen kann, so dass kein aufwändiges Umspritzen des Leiters mehr erforderlich ist.
Derartige Leiter mit einer Schneid-Klemm-Verbindung sind beispielsweise aus der DE 198 29 920 C2 für die Montage von Kondensatoren im Gehäusedeckel einer Baugruppe bereits bekannt und somit am Markt verfügbar.
Durch die Ausgestaltung der Zapfen mit einem Hohlraum und nachfolgendes auffüllen des Hohlraums durch einen Spreizniet kann zum einen das einführen der Zapfen Ines Trägersubstrat mit geringen Kraftaufwand erfolgen, zugleich aber die mechanische Befestigung der Zapfen und damit der gesamten Haltevorrichtung im Trägersubstrat durch die Spreiznieten sichergestellt werden. Indem auf eine Umspritzung des Leiters verzichtet werden konnte, konnte aber in besonders bevorzugter Ausgestaltung der Spreizniet jeweils am Zapfen bereits angespritzt, also einstückig durch ein zerstörbares Haltemittel fixiert angeordnet werden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
1: elektrisches Bauelements 1 und Haltevorrichtung 2 vor dem Einbringen.
2: in die Haltevorrichtung 2 eingebrachtes elektrisches Bauelement 1
3: elektrische Leiter 3 vor dem Einpressen in die Haltevorrichtung
4: in die Haltevorrichtung 2 eingepresste elektrischen Leiter 3
5: Haltevorrichtung 2 mit Spreizniet 26 vor dem Einpressen in die Zapfen 23
6: Detailansicht von Spreizniet 26 und Zapfen 23 vor dem Einpressen
7: in das Trägersubstrat 4 eingepresste Haltevorrichtung 2
8: Spreizniet 26 nach dem und Einpressen in den Zapfen 23
9: Unterseite des Trägersubstrats 4 mit eingepressten Zapfen 23 und Einpreßstiften 34 des Leiters 3
10: fertig am Trägersubstrat montierte Haltevorrichtung mit Bauelement
Die Figuren zeigen in ihrer Abfolge einen besonders bevorzugten Ablauf zur Montage eines elektrischen Bauelements 1 mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 2 an einem Trägersubstrat. Weitere Alternativen werden unter Bezugnahme auf diese Figuren im Text erläutert.
So zeigt 1 ein elektrisches Bauelement 1, hier ausgestaltet als Kondensator mit einem Grundkörper 11 und elektrischen Anschlüssen 12. Die elektrischen Anschlüsse 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel bereits vor dem Zusammenfügen mit der Haltevorrichtung 2 in eine Biegestelle 14 abgebogen, so dass die Enden 13 der elektrischen Anschlüsse 12. In einer alternativen, hier nicht gezeigten Ausgestaltung werden die Anschlüsse 12 des Bauelements während des Einführens des Bauelements in die Haltevorrichtung 2 in die Haltetaschen 25 der Haltevorrichtung abgewinkelt oder kann das bevorzugte abbiegen auch erst zeitlich nach dem Einbringen des Bauelements 1 in die Haltevorrichtung 2 erfolgen.
Wie in 1 ebenfalls gut erkennbar ist, weist die Haltevorrichtung 2 einen Aufnahmebereich 21 für das Bauelement 1 sowie Haltemittel 22 auf, wobei die Haltemittel 22 hier als Feder elastische Haken ausgebildet sind und beim einbringen des Bauelements 1 leicht nach außen gebogen werden, um danach das im Aufnahmebereich befindliche Bauelement 1 zu umgreifen und so in der Haltevorrichtung 2 zu fixieren. Zudem weist die Haltevorrichtung 2 Haltetaschen 25 auf, welche in eine trichterförmig Mulde 24 zur Aufnahme der Enden 13 der elektrischen Anschlüsse 12 dienen. Darüber hinaus sind an der Haltevorrichtung 2 in diesem Ausführungsbeispiel drei Zapfen 23 zu erkennen, mit denen die Haltevorrichtung 2 später am Trägersubstrat 4 befestigt wird.
2 zeigt nun das in die Haltevorrichtung 2 eingelegte elektrische Bauelement 1, wobei die Anschlüsse 12 des Bauelements in den Bereich der Haltetaschen (25) für die elektrischen Leiter 3 geführt, hier also entsprechend dahin abgewinkelt sind.
3 zeigt nun die elektrischen Leiter 3 mit ihren Klemmvorrichtungen 33, welche ausgebildet sind um die Enden der jeweiligen Anschlüsse 13 des Bauelements kontaktieren. Zudem werden die Leiter 3 vorzugsweise im gleichen Arbeitsschritt in den Haltetaschen 25 der Haltevorrichtung 2 befestigt, indem die elektrischen Leiter 3 an ihrem Grundkörper 31 einen Rand 32 aufweisen, welche gegenüber den Haltetaschen 25 ein Übermaß aufweist und vorzugsweise gezahnt ausgebildet ist, so dass der elektrische Leiter 3 mit einer gewissen Kraft in die Haltetasche 25 gepresst werden muss, andererseits aber nachfolgend in dieser Haltetasche 25 auch fest verankert ist. 4 zeigt die so komplettierte Haltevorrichtung 2 mit dem darin eingelegten und befestigten Bauelement 1.
Die 5 und 6 zeigen nun eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Zapfen 23 an der Haltevorrichtung 2. So sind die Zapfen 23 mit einem zumindest an einer Seite offenen Hohlraum 232 ausgebildet (vgl. Schnittdarstellung 6). Der Zapfen 23 besteht aus mehreren Armen 231, die alle mit der Haltevorrichtung 2 verbunden, voneinander aber durch einen Schlitzabstand und den Hohlraum 232 so beabstandet sind, dass die Arme 231 während des Einführens in die Öffnung des Trägersubstrats nach innen gebogen werden können. Am Außenumfang weisen die Zapfen 23 vorzugsweise ein Übermaß gegenüber der Eröffnung im Trägersubstrat auf, so dass der Zapfen 23 nach dem Einbringen in die Öffnung des Trägersubstrats hintergreift.
Vorzugsweise ist zudem ein Spreizniet 26 zur Arretierung des Zapfens 23 nach dessen Einführen ins Trägersubstrat 4 vorgesehen. In der in den 5 und 6 gezeigten bevorzugten Ausgestaltung ist darüber hinaus dieser Spreizniet 26 bereits vor dem Einführen des Zapfens 23 ins Trägersubstrat am Zapfen 23 über ein zerstörbares Haltemittel 262 fixiert, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die gesamte Haltevorrichtung 2 und die Zapfen 23 aus einem Kunststoffspritzguss gefertigt und so angespritzt.
Wie nun in 7 zu erkennen ist, wird vorzugsweise nachfolgend die Haltevorrichtung 2 mit dem Trägersubstrat 4 so aneinander geführt, dass die Zapfen 23 der Haltevorrichtung in die entsprechend ausgebildeten Öffnungen des Trägersubstrats 4 eindringen und zudem die Einpressstifte 34 der elektrischen Leiter 3 in die Öffnungen der elektrischen Kontaktzonen des Trägersubstrats 4 eingepresst und dort elektrisch kontaktiert werden. Dazu wird das Trägersubstrat 4 vorzugsweise von der Gegenseite aus gehalten oder alternativ auf die gemäß 4 mit den Zapfen 23 und Einpressstiften 34 nach oben gerichtete Haltevorrichtung 2 das Trägersubstrat 4 gleichmäßig aufgepresst und so in einem Arbeitsgang sowohl die Einpressstifte 34 als auch die Zapfen 23 in die jeweiligen Öffnungen des Trägersubstrats 4 unter definierter und vorgegebener Krafteinwirkung eingebracht. Bereits in diesem Zustand ist die Haltevorrichtung 2 am Trägersubstrat 4 befestigt, kann jedoch diese Befestigung noch verbessert werden, indem die Zapfen 23 der Haltevorrichtung im Trägersubstrat 4 durch in die Hohlräume 232 der Zapfen eindringende Spreiznieten 26 gesichert werden und so ein Zurückbiegen der Arme 231 verhindert wird.
Ist der Spreizniet 26 vor dem Einführen des Zapfens 23 ins Trägersubstrat am Zapfen 23 über ein zerstörbares Haltemittel 262 fixiert, wie im Ausführungsbeispiel vergleiche 6 dargestellt, wird beim Einführen des Spreizniets 26 in den Hohlraum 232 das Haltemittel zerstört, indem auf den überstehenden Teil 261 des Spreizniets 26 eine Kraft ausgeübt und das Haltemittel 262, hier ausgestaltet als ein Kunststoffsteg, abgeschert und somit zerstört wird.
Die Haltevorrichtung 2 dient somit zur Befestigung eines elektrischen Bauelementes 1, auf dem Trägersubstrat 4 als auch als Haltering für die elektrischen Leiter 3 zur leitenden Verbindung der Anschlüsse 13 des Bauelements 1 mit Kontaktzonen des Trägersubstrats 4. Indem an der Haltevorrichtung 2 die Zapfen 23 zur Positionierung und Befestigung der Haltevorrichtung 2 in entsprechend ausgebildeten Öffnungen des Trägersubstrats (4) vorgesehen sind und zugleich die elektrischen Leiter 3 auf dem zum Trägersubstrat gerichteten Ende mit Einpressstiften 34 zum Einpressen in Öffnungen der Kontaktzonen ausgebildet sind, können beide in einem Arbeitsgang in die Öffnungen des Trägersubstrats 4 eingepresst werden.
Indem die elektrischen Leiter 3 jeweils eine Klemmvorrichtung 33, vorzugsweise eine Schneid-Klemme zur elektrischen Kontaktierung jeweils eines Anschlusses 13 des Bauelements 1 aufweisen sowie an der Haltevorrichtung 2 Haltetaschen 25 zur Aufnahme und Befestigung der elektrischen Leiter 3 am Haltemittel 2 vorgesehen sind, können auch hier in einem Arbeitsschritt die elektrischen Leiter 3 in der Haltevorrichtung 2 befestigt und zugleich die Enden 13 der elektrischen Anschlüsse 12 des Bauelements 1 kontaktiert werden..
Bezugszeichenliste

1: elektrisches Bauelement
11: Grundkörper des Bauelements 1
12: elektrischer Anschluss des Bauelements 1
13: Ende des elektrischen Anschlusses 12
14: Biegestelle des elektrischen Anschlusses 12
2: Haltevorrichtung
21: Aufnahme für das Bauelements 1
22: Haltearme für das Bauelement 1
23: Zapfen zur Befestigung der Haltevorrichtung
24: trichterförmige Mulde zur Aufnahme des Endes des elektrischen Anschlusses 12
25: Haltetasche zur Aufnahme des elektrischen Leiters 3
3: elektrischer Leiter
31: Grundkörper des elektrischen Leiters 3
32: Rand am Grundkörper
33: Schneidklemme
34: Einpressstifte
4: Trägersubstrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10062962 A1 [0001, 0004]
DE 19829920 C2 [0008]

Claims

Haltevorrichtung (2) zur Befestigung eines elektrischen Bauelementes (1), insbesondere eines Kondensators, auf einem Trägersubstrat (4), a) wobei die Haltevorrichtung mit einer Aufnahme (21) für das Bauelement (1) und b) mit elektrischen Leitern (3) zur leitenden Verbindung von Anschlüssen des Bauelementes (13) mit Kontaktzonen des Trägersubstrats (4) versehen ist, c) wobei an der Haltevorrichtung (2) Zapfen (23) zur Positionierung und Befestigung der Haltevorrichtung (2) in entsprechend ausgebildeten Öffnungen des Trägersubstrats (4) vorgesehen sind und d) wobei die elektrischen Leiter (3) auf dem zum Trägersubstrat gerichteten Ende mit Einpressstiften (34) zum Einpressen in Öffnungen der Kontaktzonen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass e) die elektrischen Leiter (3) jeweils eine Klemmvorrichtung (33) zur elektrischen Kontaktierung jeweils eines Anschlusses (13) des Bauelements (1) sowie f) an der Haltevorrichtung (2) Haltetaschen (25) zur Aufnahme und Befestigung der elektrischen Leiter (3) am Haltemittel (2) aufweist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (23) mit einem zumindest an einer Seite offenen Hohlraum (232) ausgebildet sind und ein Spreizniet (26) zur Arretierung des Zapfens (23) nach dessen Einführen ins Trägersubstrat (4) vorgesehen ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einführen des Zapfens (23) der Haltevorrichtung ins Trägersubstrat der Spreizniet (26) am Zapfen (23) über ein zerstörbares Haltemittel (262) fixiert ist.
Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (12) des Bauelements zumindest an einer Stelle (14) abgewinkelt zu den Klemmvorrichtungen (33) am elektrischen Leiter geführt und die Klemmvorrichtungen (33) oder der elektrische Leiter (3) insgesamt entsprechend abgewinkelt in der Haltevorrichtung (2) angeordnet sind.
Verfahren zur Montage eines elektrischen Bauelements (1) mit einer Haltevorrichtung (2) nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei a) das elektrische Bauelement (1) in die Haltevorrichtung (2) eingelegt wird, wobei die Enden (13) der Anschlüsse des Bauelements in den Bereich der Haltetaschen (25) für die elektrischen Leiter (3) geführt werden, b) die elektrischen Leiter (3) in die Haltevorrichtung so eingeführt werden, dass die Klemmvorrichtungen (33) die jeweiligen Anschlüsse (13) des Bauelements kontaktieren und die Leiter (3) in den Haltetaschen (25) der Haltevorrichtung (2) befestigt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach den Schritten a) und b) c) die Haltevorrichtung (2) mit dem Trägersubstrat (4) so aneinander geführt werden, dass c1) die Zapfen (23) der Haltevorrichtung in die entsprechend ausgebildeten Öffnungen des Trägersubstrats (4) eindringen und zudem c2) die Einpressstifte (34) der Leiter (3) in die Öffnungen der Kontaktzonen des Trägersubstrats (4) eingepresst und dort elektrisch kontaktiert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach den Schritten a) bis c) d) die Zapfen (23) der Haltevorrichtung im Trägersubstrat (4) durch in die Hohlräume (232) der Zapfen eindringende Spreiznieten (26) gesichert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Spreizniet (26) vor dem Einführen des Zapfens (23) der Haltevorrichtung ins Trägersubstrat am Zapfen (23) über ein zerstörbares Haltemittel (262) fixiert ist und beim Einführen des Spreizniets (26) in den Hohlraum (232) das Haltemittel zerstört wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Anschlüsse (12) des Bauelements während des Einführens des Bauelements in die Haltevorrichtung (2) in die Haltetaschen (25) der Haltevorrichtung abgewinkelt werden.
Kraftfahrzeugsteuergerät mit einem elektrischen Bauelement (1) befestigt mit einer Haltevorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 an einem Trägersubstrat (4), vorzugsweise montiert nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9.