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Die Erfindung betrifft ein Gehäusebauteil mit einem elektrischen Anschlusselement, insbesondere einem Anschlusselement zur Durchführung von elektrischen Signalen durch eine Durchbrechung des Gehäusebauteils. Bei dem Gehäusebauteil kann es sich vorzugsweise um ein Teil eines hermetisch geschlossenen Gehäuses eines elektronischen Geräts handeln, beispielsweise ein Gehäuse eines Festplattenlaufwerks.
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Festplattenlaufwerke als Massenspeicher zur Speicherung von elektronischen Daten sind hinreichend bekannt. Es handelt sich hierbei um elektronische Geräte, die in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, wobei - zur Stromversorgung und zum Datenaustausch mit externem Gerät - im Gehäuse mindestens ein elektrisches Anschlusselement vorgesehen ist. Das elektrische Anschlusselement ist in der Regel in einer Aussparung eines Gehäusebauteils des Gehäuses angeordnet und dient zur Durchführung von elektrischen Signalen vom Inneren des Gehäuses nach außen und umgekehrt. Das Anschlusselement kann vorzugsweise eine Trägerplatte, beispielsweise eine Leiterplatte, aufweisen, die elektrische Anschlüsse umfasst, mit denen elektrische Signale vom Inneren des Gehäuses zu dessen Außenseite geführt werden, wo sie dann entsprechend kontaktiert werden können.
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Bei Festplattenlaufwerken verhindert ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse das Eindringen von Staub und anderen Verunreinigungen und ermöglicht es, im Inneren des Gehäuses eine besondere Atmosphäre zu schaffen, beispielsweise eine Heliumatmosphäre, um die Reibung der sich drehenden Speicherplatten zu reduzieren. Das Gehäuse von Festplattenlaufwerken besteht in der Regel vollständig aus Metall.
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Die Trägerplatte des elektrischen Anschlusselements ist vorzugsweise als eine elektrische Leiterplatte ausgebildet, die aus einer oder mehreren elektrisch leitenden und elektrisch nichtleitenden Schichten besteht. Diese Trägerplatte weist elektrische Anschlüsse oder Kontakte auf, die in die Trägerschicht eingearbeitet sind. Auf der Trägerplatte können auch elektrische Steckverbinder montiert sein.
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Das elektrische Anschlusselement wird in der Regel in eine Aussparung des Gehäusebauteils eingeklebt. Das Gehäusebauteil weist einen Durchbruch auf, der ebenfalls innerhalb der Aussparung angeordnet ist. Das Anschlusselement ist derart in der Aussparung befestigt, dass es den Durchbruch dichtend abdeckt und vorzugsweise nicht über die Abmessungen des Gehäusebauteils hinausragt.
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Die
US 2018/0053534 A1 zeigt ein Gehäusebauteil mit elektrischem Anschlusselement, bei dem die Trägerplatte des Anschlusselements direkt auf dem Gehäusebauteil aufliegt und seitlich am Rand mit Klebstoff befestigt und abgedichtet ist. Zur Positionierung des Anschlusselements sind in der Aussparung des Gehäusebauteils kleine seitliche Aussparungen vorgesehen, in welche seitliche Vorsprünge der Trägerplatte des Anschlusselements eingreifen.
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Bei der
US 2017/0352386 A1 liegt das Anschlusselement lediglich mit den seitlichen Vorsprüngen auf dem Gehäusebauteil auf, sodass zwischen dem Gehäusebauteil und der Oberfläche der Trägerplatte ein geringer Abstand verbleibt, der mit einer Füllmasse, beispielsweise einer Dichtmasse oder einem Klebstoff, gefüllt wird. Ähnliche Ausgestaltungen sind in der
US 9 230 598 B1 offenbart.
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Die
US 9 886 985 B1 , insbesondere in den
7 bis
9, offenbart eine Ausgestaltung eines Anschlusselements und Gehäusebauteils, bei der die Trägerplatte des Anschlusselements auf ihrer dem Gehäusebauteil zugewandten Seite vorzugsweise Abstandshalter unter anderem in Form einer inneren ringförmigen Auflagefläche oder einer Stufe aufweist. Durch die Abstandshalter wird ein schmaler Klebespalt zwischen dem Gehäusebauteil und der Oberfläche der Trägerplatte gebildet, der mit einer Füllmasse, beispielsweise einer Dichtmasse oder einem Klebstoff, gefüllt wird. Ferner sind in der Aussparung des Gehäusebauteils Positionierungsstifte vorhanden, die in zugeordnete Positionierungsbohrungen in der Trägerplatte des Anschlusselements eingreifen, um das Anschlusselement exakt positionieren zu können.
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Beim Einkleben des Anschlusselements in die Aussparung des Gehäusebauteils wird unweigerlich Luft im Klebespalt zwischen den zu klebenden Bauteilen eingeschlossen, die durch Druck auf die Klebestelle größtenteils seitlich zwischen der Trägerplatte und dem Gehäusebauteil aus dem Klebespalt entweichen kann. Die innere Auflagefläche bzw. die Stufe an der Trägerplatte, die als Abstandshalter dient, verhindert jedoch ein Entweichen der im Klebespalt eingeschlossenen Luft nach innen, nämlich dadurch, dass sich die Luft an der inneren Auflagefläche der Trägerplatte in Form von Luftbläschen sammelt. Diese Luftbläschen können die Gasdichtheit der Klebeverbindung verschlechtern oder verhindern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gehäusebauteil mit einem elektrischen Anschlusselement anzugeben, bei dem eine verbesserte Gasdichtheit der Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Gehäusebauteil erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäusebauteil mit einem elektrischen Anschlusselement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen eines elektrischen Anschlusselements an einem Gehäusebauteil ist im nebengeordneten Patentanspruch 18 beschrieben.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem Gehäusebauteil mit einem elektrischen Anschlusselement zur Durchführung von elektrischen Signalen durch eine Durchbrechung des Gehäusebauteils wird diese Durchbrechung durch das elektrische Anschlusselement verschlossen, wobei das Anschlusselement eine Trägerplatte aufweist, auf der elektrische Kontakte und/oder Steckverbinder angeordnet sind, und mehrere von der Ebene der Trägerplatte abstehende äußere Vorsprünge sowie eine von der Trägerplatte abstehende innere Auflagefläche vorhanden sind. Diese Auflagefläche liegt unter Bildung eines Zwischenraums auf dem Gehäusebauteil auf, wobei der Zwischenraum mit einer Klebstoffmasse ausgefüllt ist.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die innere Auflagefläche Einbuchtungen oder Durchbrüche aufweist, sodass während des Aushärtens des Klebstoffs vorhandene Luftbläschen im Klebstoff sich nicht an der inneren Auflagefläche der Trägerplatte ansammeln, sondern entweichen können. Dadurch werden die Homogenität, die Festigkeit und insbesondere auch die Gasdichtheit der Klebeverbindung verbessert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das elektrische Anschlusselement und die Durchbrechung in einer ersten Aussparung des Gehäusebauteils versenkt angeordnet. Durch die versenkte Anordnung des elektrischen Anschlusselements in der Aussparung wird vermieden, dass Teile des elektrischen Anschlusselements über die Außenabmessungen des Gehäusebauteils hinausstehen.
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Die Einbuchtungen oder Durchbrüche der inneren Auflagefläche der Trägerplatte erstrecken sich in bevorzugter Weise radial nach innen bis zur Durchbrechung des Gehäusebauteils. Somit können im nicht ausgehärteten Klebstoff befindliche Lufteinschlüsse während des Klebevorgangs radial nach innen in die Durchbrechung des Gehäusebauteils entweichen.
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Je nach Ausführungsform der Erfindung kann in der ersten Aussparung eine zweite Aussparung vorgesehen sein, welche die Durchbrechung aufnimmt. Die zweite Aussparung soll verhindern, dass Klebstoff bis in den Bereich der Durchbrechung hinein gelangt.
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Sofern eine zweite Aussparung innerhalb der ersten Aussparung vorgesehen ist, erstrecken sich die Einbuchtungen oder Durchbrüche der inneren Auflagefläche der Trägerplatte radial nach innen mindestens bis zum äußeren Rand der zweiten Aussparung des Gehäusebauteils, sodass im Klebstoff eingeschlossene Luftbläschen in die zweite Aussparung entweichen können.
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Die Einbuchtungen oder Durchbrüche der inneren Auflagefläche der Trägerplatte können derart ausgebildet sein, dass der überwiegende Teil der inneren Auflagefläche entfernt ist, sodass von der inneren Auflagefläche lediglich punktförmige oder strichförmige innere Vorsprünge verbleiben, die auf dem Gehäusebauteil aufliegen. Dadurch wird ein besonders gutes Entweichen der Luftbläschen aus dem Klebespalt radial nach innen in den Bereich der Durchbrechung des Gehäusebauteils ermöglicht.
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Um ein exaktes Kontaktieren des elektrischen Anschlusselements zu gewährleisten, muss das elektrische Anschlusselement in der richtigen Orientierung und Lage an dem Gehäusebauteil montiert werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass das Anschlusselement mindestens eine Markierung zur richtungsorientierten Positionierung des Anschlusselements am Gehäusebauteil aufweist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur lagerichtigen Positionierung des Anschlusselements am Gehäusebauteil vorzugsweise Positionierungsstifte vorhanden, die in zugeordnete Positionierungsbohrungen in der Trägerplatte des Anschlusselements eingreifen, sodass die Position des Anschlusselements auf dem Gehäusebauteil bestimmt ist.
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Eine andere Möglichkeit zur lagerichtigen Positionierung des Anschlusselements besteht darin, am Umfang der Trägerplatte des Anschlusselements mindestens eine radial nach außen weisende Ausbuchtung vorzusehen, die in eine zugeordnete radial nach außen weisende Ausbuchtung der ersten Aussparung des Gehäusebauteils eingreift.
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Sofern das Anschlusselement eine oder mehrere radial abstehende Ausbuchtungen besitzt und die Trägerplatte korrespondierende Ausbuchtungen umfasst, kann es vorgesehen sein, dass mindestens ein oben genannter Positionierungsstift im Bereich einer Ausbuchtung der ersten Aussparung des Gehäusebauteils und mindestens eine Positionierungsbohrung im Bereich einer Ausbuchtung der Trägerplatte angeordnet sind.
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Es kann in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an der Umfangsfläche der ersten Aussparung des Gehäusebauteils mindestens eine radial nach innen weisende Ausbuchtung vorhanden ist, die in eine zugeordnete Ausbuchtung der Trägerplatte des Anschlusselements eingreift. Auch durch diese Maßnahme kann eine lagerichtige Positionierung des Anschlusselements am Gehäusebauteil erreicht werden.
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Eine alternative Art der lagerichtigen Positionierung des Anschlusselements kann darin bestehen, dass am Umfang der Trägerplatte des Anschlusselements mehrere radial nach außen weisende Vorsprünge vorhanden sind, die an der Umfangsfläche der ersten Aussparung des Gehäusebauteils anliegen. Dadurch kann das Anschlusselement in der vorgesehenen Position in der Aussparung des Gehäusebauteils positioniert werden.
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In der Umkehrung des oben genannten Prinzips kann es vorgesehen sein, dass an der Umfangsfläche der ersten Aussparung des Gehäusebauteils mehrere radial nach innen weisende Vorsprünge vorhanden sind, die an der Umfangsfläche der Trägerplatte des Anschlusselements anliegen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Trägerplatte des elektrischen Anschlusselements mindestens einen Steckverbinder auf, der die Durchbrechung des Gehäusebauteils zumindest teilweise durchgreift, wobei an der Umfangsfläche des Steckverbinders mehrere radial nach außen weisende Vorsprünge vorhanden sind, die an der inneren Umfangsfläche der Durchbrechung des Gehäusebauteils anliegen. Das Anschlusselement wird somit mittels der Vorsprünge am Steckverbinder in der Durchbrechung des Gehäusebauteils positioniert.
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In umgekehrter Weise können an der Umfangsfläche der Durchbrechung des Gehäusebauteils mehrere radial nach innen weisende Vorsprünge vorhanden sein, die an der äußeren Umfangsfläche des Steckverbinders anliegen.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Anschlusselements können an der Umfangsfläche des Steckverbinders des Anschlusselements mehrere radial nach außen weisende federelastische Elemente vorhanden sein, die sich an der inneren Umfangsfläche der Durchbrechung des Gehäusebauteils federnd abstützen und dadurch den Steckverbinder und das Anschlusselement in der Durchbrechung des Gehäusebauteils lagerichtig positionieren.
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Generell sind die oben genannten Vorsprünge und/oder Ausbuchtungen und/oder Positionierungsbohrungen und/oder federelastischen Elemente derart angeordnet, dass das Anschlusselement richtungs- und lageorientiert am Gehäusebauteil positionierbar ist.
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Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen eines elektrischen Anschlusselements an einer Fügefläche eines Gehäusebauteils, wobei das Anschlusselement derart an dem Gehäusebauteil befestigt wird, dass durch das Anschlusselement eine Durchbrechung des Gehäusebauteils abgedeckt wird. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- • Einspannen des Gehäusebauteils in eine Spannvorrichtung,
- • Auftragen einer Klebstoffmasse auf eine die Durchbrechung umgebende Fügefläche des Gehäusebauteils und/oder eine Fügefläche des Anschlusselements,
- • Ablegen des elektrischen Anschlusselements auf der mit Klebstoffmasse versehenen Fügefläche des Gehäusebauteils,
- • exaktes Positionieren des elektrischen Anschlusselements in Bezug auf die Durchbrechung des Gehäusebauteils und
- • Aushärten des Klebstoffs.
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Vorzugsweise kann das Ablegen des elektrischen Anschlusselements auf dem Gehäusebauteil durch eine Ablagevorrichtung erfolgen, welche die Durchbrechung des Gehäusebauteils durchgreift, das Anschlusselement aufnimmt und auf der Klebefläche des Gehäusebauteils ablegt.
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Das exakte Positionieren des Anschlusselements erfolgt vorzugsweise durch eine an dem Anschlusselement angreifende Positionierungsvorrichtung, die in einer Ebene parallel zur Klebefläche des Gehäusebauteils beweglich ist und das Anschlusselement in eine vordefinierte Position am Gehäusebauteil bringt.
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In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das exakte Positionieren des Anschlusselements durch mechanische Positionierungsmittel erfolgen, die am elektrischen Anschlusselement und/oder am Gehäusebauteil angeordnet sind.
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Als mechanisches Positionierungsmittel kann im einfachsten Fall eine Anschlagfläche des Gehäusebauteils dienen, an welcher das elektrische Anschlusselement zum Anschlag gebracht wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Hierbei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
- 1 zeigt eine Aufsicht eines Gehäusebauteils in Form einer Basisplatte eines Festplattenlaufwerks.
- 2 zeigt die vergrößerte Ansicht von 1 im Bereich der Durchbrechung des Gehäusebauteils.
- 3 zeigt die Unteransicht eines elektrischen Anschlusselements.
- 4 zeigt einen Schnitt im Bereich der Klebeverbindung zwischen Gehäusebauteil und Anschlusselement.
- 5 zeigt eine Unteransicht des Anschlusselements in einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
- 6 zeigt einen Schnitt im Bereich der Klebeverbindung zwischen dem Anschlusselement von 5 und dem Gehäusebauteil.
- 7 zeigt eine vergrößerte Aufsicht des Gehäusebauteils im Bereich der Durchbrechung gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Gehäusebauteils.
- 8 zeigt eine Unteransicht des Anschlusselements gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
- 9 zeigt einen Schnitt durch den Verbindungsbereich zwischen dem Anschlusselement von 8 und dem Gehäusebauteil von 7.
- 10 zeigt eine Unteransicht des Anschlusselements gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung.
- 11 zeigt eine Aufsicht auf das im Gehäusebauteil befestigte Anschlusselement gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
- 12 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf das Gehäusebauteil gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gehäusebauteils.
- 13 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf das Gehäusebauteil gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gehäusebauteils.
- 14 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf das Gehäusebauteil gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gehäusebauteils.
- 15 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf das Gehäusebauteil gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gehäusebauteils.
- 16 zeigt das am Gehäusebauteil befestigte Anschlusselement.
- 17 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Anschlusselements und des Gehäusebauteils,
- 18 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Gehäusebauteils und des Anschlusselements.
- 19 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Gehäusebauteils und des Anschlusselements.
- 20 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Gehäusebauteils und des Ansch lusselements.
- 21 zeigt eine Ansicht des Gehäusebauteils im Bereich der Durchbrechung und einen in der Durchbrechung angeordnete Steckverbindung.
- 22 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Anschlusselements mit Steckverbinder und federelastischen Elementen.
- 23 zeigt eine perspektivische Ansicht des Anschlusselements gemäß 22.
- 24 zeigt eine Fixierung des Anschlusselements mittels Klebstoffpunkten vor dem eigentlichen Aushärteprozess des flächig aufgetragenen Klebstoffs.
- 25 zeigt ein Aushärten des Klebstoffs zur Befestigung des Anschlusselements auf dem Gehäusebauteil mittels Induktion.
- 26 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Positionierung des Anschlusselements der Aussparung des Gehäusebauteils.
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In 1 ist ein Gehäusebauteil 10 in Form einer Basisplatte eines Festplattenlaufwerks dargestellt.
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Das Gehäusebauteil 10 besteht aus einer etwa rechteckigen Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, die verschiedene Aussparungen aufweist, in der beispielsweise ein Spindelmotor 12 angeordnet ist, welcher die Speicherplatten des Festplattenlaufwerks drehend antreibt. Der Spindelmotor 12 ist über eine flexible Leiterplatte 14 mit einer Antriebselektronik verbunden.
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Zur Durchführung der elektrischen Signale und der Stromversorgung für die Elektronik weist das Gehäusebauteil eine Durchbrechung 20 auf, die sich vorzugsweise in einer ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 befindet.
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Innerhalb der ersten Aussparung 16 kann eine zweite Aussparung 18 vorgesehen sein, die tiefer ansetzt als die erste Aussparung 16 und in welcher die Durchbrechung 20 ausgeführt ist.
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Die erste Aussparung 16 ist im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und umfasst vorzugsweise in den Eckbereichen eine oder mehrere Einbuchtungen 22 in das Gehäusebauteil 10, welche etwa halbkreisförmig oder kegelförmig ausgebildet sind.
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In sich gegenüberliegenden Einbuchtungen 22 können Positionierungsstifte 24 angeordnet sein, die zur Positionierung eines elektrischen Anschlusselements dienen, welches in die erste Aussparung 16 eingelegt und dort befestigt wird. Durch dieses elektrische Anschlusselement wird die Durchbrechung 20 gasdicht verschlossen.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Durchbrechung des Gehäusebauteils 10, wobei man die rechteckige Form der ersten Durchbrechung 16 und die Einbuchtungen 22 erkennt, in welchen teilweise Positionierungsstifte 24 angeordnet sind.
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Man erkennt ferner die zweite Aussparung 18 innerhalb der ersten Aussparung 16, die ebenfalls etwa rechteckförmig ausgebildet ist und in deren Mitte die Durchbrechung 20 angeordnet ist. Die Durchbrechung 20 kann ebenfalls etwa rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ausgebildet sein.
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3 zeigt eine erste Ausgestaltung eines elektrischen Anschlusselements 26, welches eine etwa rechteckförmige Trägerplatte 28 umfasst, wobei die Trägerplatte 28 an zwei sich gegenüberliegenden Ecken Ausbuchtungen 30 umfasst, welche Positionierungsbohrungen 32 aufweisen.
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Das Anschlusselement 26 wird in die erste Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 eingeklebt, wobei die Ausbuchtungen 30 der Trägerplatte 28 in den zugeordneten Einbuchtungen 22 der ersten Aussparung 16 zu liegen kommen und die Positionierungsstifte 24 des Gehäusebauteils durch die Positionierungsbohrungen 32 des Anschlusselements 26 hindurchgreifen, sodass dieses in der gewünschten Lage positioniert wird.
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Auf der dem Gehäusebauteil 10 zugewandten Seite der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 sind sowohl mehrere punktförmige Vorsprünge 34 im Bereich der äußeren Auflagefläche der Trägerplatte 28 angeordnet, als auch eine innere Auflagefläche 36, der ebenfalls aus der Ebene der Trägerplatte 28 hervorspringt.
Die Vorsprünge 34 sowie die innere Auflagefläche 36 bilden Abstandshalter, welche beim Auflegen des Anschlusselements 26 auf das Gehäusebauteil 10 einen definierten Abstand zwischen der Trägerplatte 28 und dem Gehäusebauteil 10 sicherstellen.
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Der definierte Abstand zwischen der Trägerplatte 28 des elektrischen Anschlusselements 26 und dem Gehäusebauteil 10 dient als Klebespalt 39, der mit Klebstoff gefüllt wird und die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 mit dem Gehäusebauteil 10 stoffschlüssig verbindet.
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4 zeigt einen Ausschnitt des Verbindungsbereichs zwischen dem Gehäusebauteil 10 und der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26.
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Das Anschlusselement 26 liegt in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10. Mit den unteren Vorsprüngen 34 und der inneren Auflagefläche 36 liegt die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 auf der Bodenfläche der ersten Aussparung 16 auf.
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Um die Durchbrechung 20 des Gehäusebauteils 10 herum ist die zweite Aussparung 18 angeordnet, die tiefer ist als die erste Aussparung 16. Die zweite Aussparung 18 beginnt etwa auf Höhe der inneren Auflagefläche 36 der Trägerplatte 28 und verläuft radial einwärts in Richtung der Durchbrechung 20.
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Auf der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 sind Kontakte oder vorzugsweise ein elektrischer Steckverbinder 38 angeordnet, der elektrische Kontakte aufweist.
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Es können sowohl auf einer Seite der Trägerplatte 28 als auch auf beiden Seiten der Trägerplatte 28 Steckverbinder 38 angeordnet sein, sodass es möglich ist, dass ein Steckverbinder 38 zumindest teilweise durch die Durchbrechung 20 hindurchgreift.
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Der Klebespalt 39 zwischen dem Gehäusebauteil 10 und der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 ist mit einem Klebstoff gefüllt, wobei die Höhe der Vorsprünge 34 bzw. der inneren Auflagefläche 36 die Stärke des Klebespalts 39 bestimmen.
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Während des Klebeprozesses wird fast immer Luft im Klebespalt 39 eingeschlossen, die beim Aufpressen der Trägerplatte 28 auf das Gehäusebauteil 10 radial nach innen bzw. radial nach außen entweichen kann. Lufteinschlüsse im Klebespalt sind zu vermeiden, da dadurch die Gasdichtigkeit und/oder die Klebefestigkeit der Klebeverbindung beeinträchtigt werden kann..
Ein Entweichen der eingeschlossenen Luft radial nach innen in Pfeilrichtung 41 war bisher jedoch nicht möglich, da bislang eine geschlossene innere Auflagefläche 36 vorhanden war, der ein Entweichen der Luft in Pfeilrichtung 41 radial nach innen in den Bereich der zweiten Aussparung 18 verhinderte.
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Erfindungsgemäß weist nun die innere Auflagefläche 36 mehrere Einbuchtungen 40 - verteilt über den Umfang der inneren Auflagefläche 36 - auf, die sich zumindest radial nach innen bis in den Bereich der zweiten Aussparung 18 erstrecken.
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Die im Klebespalt 39 eingeschlossene Luft kann nun entlang dieser Einbuchtungen 40, welche die innere Auflagefläche 36 unterbrechen, radial nach innen ausweichen und in den Bereich der zweiten Aussparung 18 gelangen, um dort in die Durchbrechung 20 zu entweichen.
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Die Form der Einbuchtungen 40 ist dabei nicht wesentlich, die Einbuchtungen 40 können rechteckförmig, dreieckig, kanalförmig, halbkreisförmig oder andersartig ausgebildet sein.
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5 zeigt eine weitere Ausgestaltung des elektrischen Anschlusselements 26, wobei auf dessen Trägerplatte 28 sowohl äußere Vorsprünge 34 als auch innenliegende Vorsprünge 42 vorgesehen sind, wobei die innenliegenden Vorsprünge 42 anstelle der inneren Auflagefläche 36 als Abstandshalter zur Oberfläche des Gehäusebauteils 10 dienen.
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Die in 3 noch vorhandene innere Auflagefläche 36 ist demnach derart ausgespart und entfernt, dass lediglich die inneren Vorsprünge 42 verbleiben.
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In 6 ist der Schnitt des Gehäusebauteils 10 im Bereich der ersten Aussparung 16 dargestellt, wobei das Anschlusselement 26 gemäß 5 in der Aussparung 16 positioniert ist.
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Man erkennt, dass die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 durch die inneren Vorsprünge 34 und äußeren Vorsprünge 42 in einem geringen Abstand zur Bodenfläche der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 angeordnet ist. Dieser Abstand definiert einen Klebespalt 39, der mit Klebstoff gefüllt ist.
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Der Klebstoff wird ringförmig im Außenbereich der Bodenfläche der Aussparung 16 radial außerhalb der zweiten Aussparung 18 aufgetragen.
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Im Klebespalt 39 verbleibende Luftbläschen können nun ohne Behinderung sowohl radial nach außen als auch radial nach innen in Pfeilrichtung 41 aus dem Klebespalt 39 in die zweite Aussparung 18 und von dort in die Durchbrechung 20 entweichen.
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7 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Gehäusebauteils 10 bzw. der ersten Aussparung 16, wobei im Gegensatz zu den vorherigen Ausgestaltungen innerhalb der ersten Aussparung 16 keine zweite Aussparung vorgesehen ist, sondern lediglich die Durchbrechung 20. Durch Weglassen der zweiten Aussparung kann die ringförmige Klebefläche um die Durchbrechung 20 herum vergrößert werden, dies erhöht die Gasdichtigkeit und Klebefestigkeit der Klebeverbindung vorteilhaft.
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Gemäß 8 können auf der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 auch die inneren Vorsprünge 42 im Vergleich zu 5 radial weiter nach innen in Richtung der Durchbrechung 20 gerückt werden, da dort keine zweite Aussparung vorhanden ist.
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In 9 erkennt man ein Schnittbild des in der ersten Aussparung 16 gemäß 7 angeordneten Anschlusselements 26 von 8, wobei die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 mit den inneren Vorsprüngen 42 und den äußeren Vorsprüngen 34 auf der Bodenfläche der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 aufliegt.
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Da nun um die Durchbrechung 20 der Gehäusewand 10 keine zweite Aussparung angeordnet ist, kann dieser Bereich ebenfalls als Klebefläche genutzt werden, d. h. der Klebstoff kann nahezu bis an die Auflagefläche der Durchbrechung 20 aufgetragen werden, sodass im Klebespalt 39 enthaltene Luftbläschen sehr leicht radial nach außen und radial nach innen in die Durchbrechung 20 entweichen können.
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10 zeigt eine Ausgestaltung des elektrischen Anschlusselements 26, bei dem die Trägerplatte 28 punktförmige äußere Vorsprünge 34 sowie innenliegende Vorsprünge 46 aufweist, die als schmale, linienförmige Elemente ausgebildet sind.
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Die Form und die Anzahl der Vorsprünge 34, 42 bzw. 46 ist im Wesentlichen beliebig; es ist nur wichtig, dass sich eine gasdichte Klebeverbindung realisieren lässt und im Klebespalt eingeschlossene Luft sowohl radial nach außen als auch radial nach innen entweichen kann.
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11 zeigt eine Aufsicht auf das in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 positionierte Anschlusselement 26, wobei zur lagerichtigen Positionierung des Anschlusselements 26 am Umfang der Aussparung 16 Ausbuchtungen 48 vorgesehen sind, die in zugeordnete Einbuchtungen 50 in der Trägerplatte 28 eingreifen.
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Durch die passende Formgebung der Ausbuchtungen 48 und Einbuchtungen 50 wird das Anschlusselement 26 in der vorgesehenen Lage in der ersten Aussparung 16 positioniert und kann mittels Klebstoff befestigt werden. Um eine seiten- und richtungsorientierte Ausrichtung zu gewährleisten, kann die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 eine Markierung 52 aufweisen, welche die Positionierungsrichtung vorgibt.
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12 zeigt ein Gehäusebauteil 10, dessen erste Aussparung 16 wiederum etwa rechteckförmig ausgebildet ist und im Randbereich gar keine bzw. nur zwei angedeutete Einbuchtungen 22 aufweist.
Am Gehäusebauteil 10 sind wiederum zwei Positionierungsstifte 24 diametral gegenüberliegend im Bereich der Ecken der Aussparung 16 angeordnet, die in Positionierungsbohrungen 32 des Anschlusselements eingreifen.
Die Positionierungsstifte 24 können auch radial weiter außen angeordnet sein, wobei das Anschlusselement bzw. dessen Trägerplatte 28 in diesem Fall nur halbkreisförmige Positionierungsbohrungen bzw. Positionierungsöffnungen aufweist, welche an den innenliegenden Flächen der Positionierungsstifte 24 anliegen.
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13 zeigt ein Gehäusebauteil 10, dessen erste Aussparung 16 wiederum etwa rechteckförmig ausgebildet ist.
Es ist hierbei nur ein Positionierungsstift 24 im Bereich der Ecken der Aussparung 16 angeordnet, der in einer Positionierungsbohrung 32 des Anschlusselements 26 eingreift. Zusätzlich ist am Gehäusebauteil 10 eine Ausbuchtung 48 vorhanden, an der die Umfangsfläche der Trägerplatte 28 anliegt. Die Ausbuchtung 48 ist im Bereich einer Seitenfläche der ersten Aussparung 16 angeordnet.
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14 zeigt ein Gehäusebauteil 10, dessen erste Aussparung 16 wiederum etwa rechteckförmig ausgebildet.
Es ist hierbei ein Positionierungsstift 24 im Bereich der Ecken der Aussparung 16 angeordnet, der in einer Positionierungsbohrung 32 des Anschlusselements 26 eingreift. Zusätzlich sind am Gehäusebauteil 10 zwei Ausbuchtungen 48 vorhanden, an denen die Umfangsfläche der Trägerplatte 28 anliegt. Die Ausbuchtungen sind im Bereich einer Seitenfläche der ersten Aussparung 16 angeordnet. Die Positionierungsbohrung 32 kann hierbei als Langloch ausgeführt sein.
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15 zeigt ein Gehäusebauteil 10, dessen erste Aussparung 16 wiederum etwa rechteckförmig ausgebildet. Es ist kein Positionierungsstift im Bereich der Ecken der Aussparung 16 angeordnet, sondern es sind am Gehäusebauteil 10 drei Ausbuchtungen 48 vorhanden, an die das Anschlusselement 26 geschoben wird und an denen dann die Umfangsfläche der Trägerplatte 28 anliegt. Die Ausbuchtungen 48 sind im Bereich einer Seitenfläche und einer Ecke der ersten Aussparung 16 angeordnet.
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Die Positionierungsbohrung 32 können nun dazu verwendet werden Klebstoff aufzunehmen, dieser kann vorzugsweise ein mit strahlungsaushärtenden Eigenschaften, beispielsweise ein bei UV-Licht sehr schnell aushärtender Klebstoff sein der das Anschlusselement 26 schnell auf/mit dem Gehäusebauteil 10 fixiert.
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In 16 wird ein rechteckförmiges Anschlusselement 26 in der Aussparung 16 gemäß 14 positioniert, wobei das Anschlusselement 26 bzw. dessen Trägerplatte 28 vorzugsweise keine Ausbuchtungen aufweist. Es ist jedoch nur eine Positionierungsbohrung 32 in der Trägerplatte 28 vorgesehen, in welche der Positionierungsstift 24 des Gehäusebauteils 10 eingreift. Um eine seiten- und richtungsorientierte Ausrichtung zu gewährleisten, kann die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 eine Markierung 52 aufweisen, welche die Positionierungsrichtung vorgibt.
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17 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die erste Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 eine rechteckförmige Formgebung mit Ausbuchtungen 48 aufweist. Die Ausbuchtungen 48 sind im Bereich einer Seitenfläche und einer Ecke der ersten Aussparung 16 angeordnet.
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Diese Ausbuchtungen 48 greifen in passende Einbuchtungen 50 der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 ein und legen die Trägerplatte 28 lagerichtig und seitenrichtig in der ersten Aussparung 16 fest.
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18 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Positionierung des Anschlusselements 26 in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 dadurch erfolgt, dass an der inneren Umfangsfläche der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 mehrere Ausbuchtungen 48 vorgesehen sind.
Das Anschlusselement 26 bzw. dessen etwa rechteckförmige Trägerplatte 28 weist entsprechende Außenabmessungen auf, sodass beim Einlegen der Trägerplatte 28 in die erste Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 die Umfangsfläche der Trägerplatte 28 an diesen Ausbuchtungen 48 anliegt und die Trägerplatte 28 in der vorgesehenen Position hält. Fixiert wird die Trägerplatte 28 durch Klebstoffauftrag.
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19 zeigt die Umkehrung des Prinzips von 15, wobei die Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 Ausbuchtungen 58 aufweist, welche derart bemessen sind, dass sie an der Innenwandung der Aussparung 16 des Gehäusebauteils anliegen und das Anschlusselement 26 in der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 in der vorgesehenen Position festlegen.
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20 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Trägerplatte 28 beispielsweise nur eine Ausbuchtung 58 aufweist, die in eine zugeordnete Einbuchtung 22 des Gehäusebauteils 10 bzw. der inneren Umfangsfläche der Aussparung 16 eingreift. Dadurch kann das Anschlusselement 26 lagerichtig in der Aussparung 16 positioniert werden.
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Um auch eine seiten- und richtungsorientierte Ausrichtung zu gewährleisten, kann die Trägerplatte 28 des Anschlusselements eine Markierung 52 aufweisen, welche die Positionierungsrichtung vorgibt.
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21 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die lagerichtige Positionierung des Anschlusselements 26 in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 mit Hilfe von Vorsprüngen 60 erfolgt, die an dem an der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 angeordneten Steckverbinder 38 vorgesehen sind.
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Die Vorsprünge 60 sind am Außenumfang des Steckverbinders 38 radial nach außen weisend angeordnet und passen genau in die Abmessungen der Durchbrechung 20 des Gehäusebauteils 10, sodass der Steckverbinder 38 genau in die Öffnung der Durchbrechung 20 passt. Dadurch wird das mit dem Steckverbinder 38 fest verbundene Anschlusselement 26 in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils positioniert.
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Die 22 und 23 zeigen eine weitere Positionierungsmöglichkeit des Anschlusselements 26 in der ersten Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10, wobei der Steckverbinder 38 des Anschlusselements 26 an seinen äußeren Umfangsflächen oder zumindest zwei aneinander angrenzenden Umfangsflächen federelastische Elemente 54 aufweist.
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Diese federelastischen Elemente 54 legen sich beim Einführen des Steckverbinders 38 in die Durchbrechung 20 des Gehäusebauteils 10 an die Wandung der Durchbrechung 20 an und drücken den Steckverbinder 38 mittels Federkraft an die gegenüberliegenden Wandungen der Durchbrechung 20.
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Somit werden der Steckverbinder 38 und auch das gesamte Anschlusselement 26 in der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 in der vorgesehenen Position positioniert. Fixiert wird die Trägerplatte 28 durch Klebstoffauftrag oder durch Haken an den federelastischen Elementen 54, die an der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 einhaken können.
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24 zeigt eine Fixierung des etwa rechteckigen Anschlusselements 26 mittels Klebstoffpunkten 62 vor dem eigentlichen Aushärteprozess des flächig aufgetragenen wärmeaushärtenden Klebstoffs zwischen dem Anschlusselement 26 und dem Gehäusebauteil 10. Der wärmeaushärtende Klebstoff wird flächig auf der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 oder auf den vorgesehenen Fügeflächen des Gehäusebauteils 10 aufgebracht. Danach wird das Anschlusselement 26 an der vorgesehenen Position auf dem Gehäusebauteil 10 aufgelegt. Das Aushärten des wärmeaushärtenden Klebstoffs erfolgt durch induktive Erhitzung des metallischen Gehäusebauteils 10 und/oder durch Wärmebehandlung des Gehäusebauteils 10 in einem Ofen.
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Um eine ungewollte Bewegung und damit eine Verschiebung des Anschlusselements 26 zu verhindern kann es vorgesehen sein, nach dem Auflegen des Anschlusselements 26 auf dem Gehäusebauteil an den Rändern der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26, insbesondere im Übergangsbereich zwischen Anschlusselement 26 und Gehäusebauteil 10, mehrere Klebepunkte 62 vorzusehen. Diese Klebepunkte 62 bestehen aus einem Klebstoff mit strahlungsaushärtenden Eigenschaften, beispielsweise einem Klebstoff, der durch Bestrahlung mit UV Licht sehr schnell aushärtet. Nach dem Aufbringen des Anschlusselements 26 und Anbringen der Klebstoffpunkte 62 werden diese mittels UV Licht ausgehärtet und das Anschlusselement 26 auf dem Gehäusebauteil 10 fixiert. Somit ist eine Positionsverschiebung des Anschlusselements 26 bei nachfolgenden Arbeitsprozessen nicht mehr möglich. Danach kann der wärmeaushärtende, flächig aufgetragene Klebstoff mittels Induktion und/oder einem Backprozess ausgehärtet werden, um eine feste und gasdichte Verbindung zwischen dem Anschlusselement 26 und dem Gehäusebauteil 10 zu erzielen.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann als flächig aufgetragener Klebstoff zwischen dem Anschlusselement 26 und dem Gehäusebauteil 10 ein Klebstoff mit strahlungsaushärtenden und gleichzeitig wärmeaushärtenden Eigenschaften verwendet werden. Der strahlungs- und wärmeaushärtende Klebstoff wird flächig auf der Trägerplatte 28 des Anschlusselements 26 bzw. der vorgesehenen Fügefläche auf dem Gehäusebauteil 10 aufgebracht. Danach wird das Anschlusselement 26 in der vorgesehenen Position auf dem Gehäusebauteil 10 aufgelegt.
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Der aufgetragene Klebstoff wird nun beispielsweise mittels UV Licht vorgehärtet. Somit ist eine Positionsverschiebung des Anschlusselements 26 nicht mehr möglich. Danach kann der Klebstoff mittels Induktion und/oder einem Backprozess vollständig ausgehärtet werden, um eine feste und gasdichte Verbindung zwischen dem Anschlusselement 26 und dem Gehäusebauteil 10 zu erzielen.
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Alternativ kann eine Verschiebung des Anschlusselements 26 relativ zum Gehäusebauteil 10 während des Aushärtens des Klebstoffs mittels einer mechanischen Vorrichtung verhindert werden, die beispielsweise als Niederhalter oder Klammer oder ähnliches ausgebildet ist.
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25 zeigt ein Aushärten des Klebstoffs zur Befestigung des Anschlusselements 26 auf dem metallischen Gehäusebauteil 10 mittels Induktion. Das Anschlusselement 26 wird mittels eines flächig aufgetragenen Klebstoffs an der vorgesehenen Position auf dem Gehäusebauteil 10 befestigt. Mittels magnetischen Induktionsspulen 64, die an das Gehäusebauteil 10 herangefahren werden, wird das Gehäusebauteil 10 zumindest im Bereich des aufgebrachten Anschlusselements 26 lokal erhitzt. Durch das Erhitzen des Gehäusebauteils 10 härtet der aufgetragene Klebstoff rasch aus und es ergibt sich eine feste und gasdichte Verbindung zwischen dem Anschlusselement 26 und dem Gehäusebauteil 10
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26 zeigt schematisch eine Positionierungsvorrichtung 56, die einen Greifer bzw. Verschiebeelemente 57 aufweist, die das in der Aussparung 16 des Gehäusebauteils 10 angeordnete und bereits mit Klebstoff versehene Anschlusselement 26 in Richtungen X und Y in die vorgesehene Endposition in der ersten Aussparung 16 verschieben. Die Positionierungsvorrichtung 56 ist ferner auch in Richtung Z beweglich.
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Das Gehäusebauteil 10 ist fest eingespannt, sodass durch die Positionierungsvorrichtung 56 das Anschlusselement 26 sehr genau in eine vorgesehene Position gebracht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäusebauteil
- 12
- Spindelmotor
- 14
- Leiterplatte
- 16
- erste Aussparung
- 18
- zweite Aussparung
- 20
- Durchbrechung
- 22
- Einbuchtung
- 24
- Positionierungsstift
- 26
- Anschlusselement
- 28
- Trägerplatte
- 30
- Ausbuchtung
- 32
- Positionierungsbohrung
- 34
- äußerer Vorsprung
- 36
- innere Auflagefläche
- 37
- Kontakte
- 38
- Steckverbinder
- 39
- Klebespalt
- 40
- Einbuchtung
- 41
- Pfeilrichtung
- 42
- innerer Vorsprung
- 44
- Anschlagfläche
- 46
- innere Vorsprünge (strichförmig)
- 48
- Ausbuchtungen (Gehäusebauteil)
- 50
- Einbuchtung (Trägerplatte)
- 52
- Markierung
- 54
- federelastisches Element
- 56
- Positionierungsvorrichtung
- 57
- Greifer, Verschiebeelemente
- 58
- Ausbuchtung
- 60
- Vorsprung
- 62
- Klebstoffpunkt
- 64
- Induktionsspulen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/0053534 A1 [0006]
- US 2017/0352386 A1 [0007]
- US 9230598 B1 [0007]
- US 9886985 B1 [0008]