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Die Erfindung betrifft einen Halter für eine Vorrichtung, insbesondere für eine elektronische Vorrichtung, und ein Verfahren zum Fixieren einer Vorrichtung an dem Halter.
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Bekannte Verfahren zum Fixieren einer elektronischen Vorrichtung, wie eines Öldrucksensors, umfassen einen Kaltverstemmprozess, in dem eine oder mehrere Stempel einen Metallhalter der elektronischen Vorrichtung plastisch verformen, wobei der Halter eine Bodenplatte der elektronischen Vorrichtung sein kann. Die verformte Form des Halters fixiert die elektronische Vorrichtung in der erforderlichen Position. Die Halterausführung kann eine dünne zylindrische Schultergeometrie enthalten, die sich, wenn sie durch einen Stempel eingedrückt wird, zu der elektronischen Vorrichtung hin plastisch verformt. Die verformte Form des Halters schließt im Wesentlichen einen anfänglichen Spalt zwischen dem Halter und der elektronischen Vorrichtung, bis ein Kontakt besteht, wodurch eine feste Fixierung bereitgestellt wird. Der Bewegungsabstand der Stempel kann auf einen bestimmten Wert vordefiniert sein, der erforderlich ist, um den Spalt zwischen dem Halter und der elektronischen Vorrichtung zu schließen. Die Presskraft kann überwacht werden, um festzustellen, wenn der Stempel anfänglich mit den zu verformenden Teilen in Kontakt tritt. Außerdem kann die Presskraft am Ende des Bewegungsabstands verwendet werden, um die Qualität der Anordnung auszuwerten.
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Diese Verfahren weisen verschiedene Unzulänglichkeiten auf. Aufgrund der spezifischen geometrischen Eigenschaften der Teile, die verformt werden müssen, kann die Verwendung von mechanischen Hochleistungspressen erforderlich sein. Die erforderliche Presskraft kann teilweise 12000 N überschreiten. Die Umsetzung solcher mechanischen Pressen ist teurer als die Umsetzung von niedrigeren Pressen und erfordert mehr Platz in der Fertigungsstraße. Des Weiteren besteht möglicherweise kein ausreichender Schutz einer empfindlichen elektronischen Vorrichtung vor der durch die Presse erzeugten Kraft. Wenn sich der Metallhalter verformt, schließt er den Spalt zu der elektronischen Vorrichtung hin. Sobald der Spalt geschlossen ist, kann der Verformungsprozess fortgesetzt werden, um die gewünschte Form des verformten Teils zu erhalten. In diesem Fall kann die Presskraft, teilweise oder vollständig, auf die elektronische Vorrichtung übertragen werden, wodurch diese potenziell beschädigt wird. Außerdem ermöglichen sowohl die Geometrie als auch die Geräteeinrichtung möglicherweise keine genaue Feinabstimmung des Verformungsprozesses, besonders, wenn eine hohe Presskraft über einen geringen Bewegungsabstand hinweg ausgeübt wird.
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Halter aus dem Stand der Technik sind beispielsweise aus
DE 84 21 798 U1 und
US 2003 / 0 066 260 A1 bekannt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Halter für eine Vorrichtung, insbesondere für eine elektronische Vorrichtung, bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Fixieren einer Vorrichtung an dem Halter bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch einen Halter nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6 erfüllt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Halter für eine Vorrichtung, insbesondere für eine elektronische Vorrichtung, einen Stützabschnitt mit einer Stützfläche zum Stützen der Vorrichtung und einen Wandabschnitt mit einer Stützseite, die an die Stützfläche angrenzt. Der Wandabschnitt weist einen Bodenabschnitt, einen Fixierabschnitt und einen Verbindungsabschnitt auf, wobei der Bodenabschnitt mit dem Stützabschnitt verbunden ist und der Verbindungsabschnitt den Fixierabschnitt und den Bodenabschnitt verbindet. Der Wandabschnitt weist ferner eine Vertiefung auf, die sich von der Stützseite zu dem Verbindungsabschnitt erstreckt und eine Anschlagfläche des Bodenabschnitts von einer Kontaktfläche des Fixierabschnitts trennt. Durch ein Biegen des Verbindungsabschnitts ist der Wandabschnitt von einem ersten Zustand, in dem die Kontaktfläche von der Anschlagfläche getrennt ist, in einen zweiten Zustand, in dem ein erster Kontaktbereich der Kontaktfläche an die Anschlagfläche stößt und ein zweiter Kontaktbereich der Kontaktfläche Bewegungen der Vorrichtung verhindert, plastisch verformbar.
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Der Halter wird zum Fixieren der Vorrichtung durch plastisches Verformen des Wandabschnitts verwendet. Die Vertiefung reduziert den Druck, der erforderlich ist, um den Wandabschnitt von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand plastisch zu verformen, vorteilhafterweise, weil sie die Dicke des Abschnitts reduziert, der zu dem Verbindungsabschnitt zu verformen ist. Des Weiteren kann das Anstoßen des ersten Kontaktbereichs der Kontaktfläche an die Anschlagfläche verwendet werden, um zu signalisieren, dass der Fixierprozess gestoppt werden muss, um eine Beschädigung der Vorrichtung durch ein zu starkes Verformen des Wandabschnitts zu verhindern.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der erste Kontaktbereich durch eine Biegung der Kontaktfläche gebildet. Diese Ausführungsform der Erfindung setzt einen einfachen Aufbau des ersten Kontaktbereichs um.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kontaktfläche derart gebildet, dass im zweiten Zustand des Wandabschnitts der zweite Kontaktbereich nicht an die Vorrichtung stößt. Diese Ausführungsform der Erfindung verhindert, dass die Vorrichtung durch den zweiten Kontaktbereich beschädigt wird, bevor der erste Kontaktbereich an die Anschlagfläche stößt.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Wandabschnitt von dem zweiten Zustand in einen dritten Zustand, in dem der zweite Kontaktbereich an die Vorrichtung stößt, plastisch verformbar. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, die Vorrichtung durch den zweiten Kontaktbereich fest an dem Halter zu fixieren. Des Weiteren kann das Anstoßen des zweiten Kontaktbereichs an der Vorrichtung verwendet werden, um zu signalisieren, dass der Fixierprozess gestoppt werden muss, um eine Beschädigung der Vorrichtung zu verhindern.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Wandabschnitt aus einem Metall oder einer Legierung. Metalle und Legierungen sind für eine plastische Verformung besonders geeignet und sind somit geeignete Materialien zum Bilden des Wandabschnitts des Halters.
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Nach dem Verfahren der Erfindung wird eine Vorrichtung durch ein Anordnen der Vorrichtung an der Stützfläche des Stützabschnitts und ein plastisches Verformen des Wandabschnitts des Halters von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand durch ein Biegen des Verbindungsabschnitts des Wandabschnitts an dem Halter fixiert. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung mit den weiter oben angegebenen Vorteilen zu fixieren.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verbindungsabschnitt durch Ausüben eines Drucks auf den Fixierabschnitt gebogen. Die Ausübung eines Drucks auf den Fixierabschnitt bringt den Druck vorteilhafterweise direkt auf den Abschnitt des Halters auf, der zum Fixieren der Vorrichtung verwendet wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ausübung von Druck auf den Fixierabschnitt gestoppt, wenn der erste Kontaktbereich an die Anschlagfläche stößt. Insbesondere kann der Druck durch einen Stempel ausgeübt werden, kann der Druck, der erforderlich ist, um den Wandabschnitt plastisch zu verformen, als eine Druckfunktion eines Bewegungsabstands, den der Stempel bewegt wird, überwacht werden, und kann das Anstoßen des ersten Kontaktbereichs an die Anschlagfläche als eine erste plötzliche Zunahme einer Ableitung der Druckfunktion in Bezug auf den Bewegungsabstand erkannt werden. Nach dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Prozess zum Fixieren der Vorrichtung an dem Halter beendet, wenn der erste Kontaktbereich an die Anschlagfläche stößt. Dieses Ereignis kann vorteilhafterweise durch eine erste plötzliche Zunahme einer Ableitung der Druckfunktion in Bezug auf den Bewegungsabstand eines zum Verformen des Wandabschnitts verwendeten Stempels signalisiert werden, weil der zum Verformen des Wandabschnitts erforderliche Druck erheblich zunimmt, nachdem der erste Kontaktbereich an die Anschlagfläche angestoßen hat.
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Nach einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Wandabschnitt von dem zweiten Zustand in einen dritten Zustand, in dem der zweite Kontaktbereich an die Vorrichtung stößt, plastisch verformt. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, die Vorrichtung durch ein Anstoßen des zweiten Kontaktbereichs an die Vorrichtung fest an dem Halter zu fixieren.
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Der Wandabschnitt kann durch ein Ausüben eines Drucks auf den Fixierabschnitt von dem zweiten Zustand in den dritten Zustand plastisch verformt werden. Die Ausübung von Druck auf den Fixierabschnitt kann gestoppt werden, wenn der zweite Kontaktbereich an die Vorrichtung stößt. Der Druck kann durch einen Stempel ausgeübt werden, der Druck, der erforderlich ist, um den Wandabschnitt plastisch zu verformen, kann als eine Druckfunktion eines Bewegungsabstands, den der Stempel bewegt wird, überwacht werden, und das Anstoßen des zweiten Kontaktbereichs an die Vorrichtung kann als eine zweite plötzliche Zunahme einer Ableitung der Druckfunktion in Bezug auf den Bewegungsabstand erkannt werden. Nach dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Prozess zum Fixieren der Vorrichtung an dem Halter beendet werden, wenn der zweite Kontaktbereich an die Vorrichtung stößt. Dieses Ereignis kann vorteilhafterweise durch eine zweite plötzliche Zunahme einer Ableitung der Druckfunktion in Bezug auf den Bewegungsabstand eines zum Verformen des Wandabschnitts verwendeten Stempels signalisiert werden, weil der zum Verformen des Wandabschnitts erforderliche Druck ein zweites Mal erheblich zunimmt, nachdem der zweite Kontaktbereich an die Vorrichtung angestoßen hat.
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Die vorliegende Erfindung erschließt sich vollständiger aus der weiter unten angegebenen detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, wobei Folgendes gilt:
- 1 zeigt eine Seitenansicht eines Halters, einer Vorrichtung und eines Stempels in einem ersten Zustand eines Wandabschnitts des Halters,
- 2 zeigt eine Seitenansicht des Halters, der Vorrichtung und des Stempels in einem zweiten Zustand des Wandabschnitts,
- 3 zeigt eine Seitenansicht des Halters, der Vorrichtung und des Stempels in einem dritten Zustand des Wandabschnitts, und
- 4 zeigt ein Diagramm eines Drucks, der erforderlich ist, um den Wandabschnitt zu verformen, als eine Funktion eines Stempelbewegungsabstands.
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Entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 bis 3 zeigen Seitenansichten eines Halters 1, einer Vorrichtung 3 und eines Stempels 5. Die Vorrichtung 3 kann eine elektronische Vorrichtung, wie ein Drucksensor, sein. Der Halter 1 weist einen Stützabschnitt 7 und einen Wandabschnitt 9 auf. 1 zeigt den Halter 1 in einem ersten Zustand des Wandabschnitts 9 und eine erste Position des Stempels 5. 2 zeigt den Halter 1 in einem zweiten Zustand des Wandabschnitts 9 und eine zweite Position des Stempels 5. 3 zeigt den Halter 1 in einem dritten Zustand des Wandabschnitts 9 und eine dritte Position des Stempels 5.
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Der Stützabschnitt 7 weist eine Stützfläche 11 zum Stützen der Vorrichtung 3 auf. Der Wandabschnitt 9 weist eine Stützseite 13 auf, die in einem Winkel von 90 Grad an die Stützfläche 11 angrenzt und der Vorrichtung 3 zugewandt ist.
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Der Wandabschnitt 9 weist einen Bodenabschnitt 15, einen Fixierabschnitt 17 und einen Verbindungsabschnitt 19 auf. Der Bodenabschnitt 15 ist mit dem Stützabschnitt 7 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 19 verbindet den Fixierabschnitt 17 und den Bodenabschnitt 15. Der Wandabschnitt 9 besteht aus einem Metall oder einer Legierung und ist plastisch verformbar.
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Der Wandabschnitt 9 weist ferner eine Vertiefung 21 auf, die sich von der Stützseite 13 zu dem Verbindungsabschnitt 19 erstreckt und eine Anschlagfläche 23 des Bodenabschnitts 15 von einer Kontaktfläche 25 des Fixierabschnitts 17 trennt.
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Durch ein Biegen des Verbindungsabschnitts 19 ist der Wandabschnitt 9 von dem in 1 gezeigten ersten Zustand in den in 2 gezeigten zweiten Zustand plastisch verformbar. Im ersten Zustand ist die Kontaktfläche 25 von der Anschlagfläche 23 getrennt. Im zweiten Zustand stößt ein erster Kontaktbereich 27 der Kontaktfläche 25 an die Anschlagfläche 23 und verhindert ein zweiter Kontaktbereich 29 der Kontaktfläche 25 Bewegungen der Vorrichtung 3. Im ersten Zustand ist der erste Kontaktbereich 27 durch einen ersten Abstand 31 von der Anschlagfläche 23 getrennt und ist der zweite Kontaktbereich 29 durch einen zweiten Abstand 33 von der Vorrichtung 3 getrennt. Der erste Abstand 31 ist etwas kleiner als der zweite Abstand 33, sodass sich der zweite Kontaktbereich 29 im zweiten Zustand in der Nähe der Vorrichtung 3 befindet, aber noch nicht an die Vorrichtung 3 stößt.
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Der erste Kontaktbereich 27 wird durch eine Biegung der Kontaktfläche 25 gebildet, die sich zwischen der Stützseite 13 und dem Verbindungsabschnitt 19 befindet. Der zweite Kontaktbereich 29 befindet sich an einem Ende der Stützfläche 11 in der Nähe der Stützseite 13.
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Der Stempel 5 weist eine geneigte Gleitfläche 35 auf, die an den Fixierabschnitt 17 stößt. Der Stempel 5 ist in eine Stoßrichtung 37 bewegbar, die senkrecht zu der Stützfläche 11 ist. Eine Bewegung des Stempels 5 in die Stoßrichtung 37 von der in 1 gezeigten ersten Position in die in 2 gezeigte zweite Position übt einen Druck p auf den Fixierabschnitt 17 aus, der den Wandabschnitt 9 durch ein Biegen des Verbindungsabschnitts 19 plastisch verformt.
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Die Bewegung des Stempels 5 kann gestoppt werden, wenn der erste Kontaktbereich 27 an die Anschlagfläche 23 stößt. In diesem Fall wird die Vorrichtung 3 locker an dem Halter 1 fixiert, indem Bewegungen der Vorrichtung 3 über den Spalt zwischen der Vorrichtung 3 und dem zweiten Kontaktbereich 29 hinaus verhindert werden.
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Alternativ dazu kann der Stempel 5 ferner von seiner in 2 gezeigten zweiten Position in der Stoßrichtung 37 in die in 3 gezeigte dritte Position bewegt werden. In diesem Fall wird der Wandabschnitt 9 ferner von dem in 2 gezeigten zweiten Zustand in den in 3 gezeigten dritten Zustand verformt, in dem der zweite Kontaktbereich 29 an die Vorrichtung 3 stößt, wodurch die Vorrichtung 3 fest an dem Halter 1 fixiert wird.
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Die Bewegung des Stempels 5 kann gesteuert werden, indem der Druck p, der erforderlich ist, um den Wandabschnitt 9 zu verformen, als eine Druckfunktion p(x) eines Bewegungsabstands x, den der Stempel 5 in der Stoßrichtung 37 bewegt wird, überwacht wird.
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4 zeigt ein Diagramm einer solchen Druckfunktion p(x). Bei einem ersten Bewegungsabstand x1 stößt der erste Kontaktbereich 27 an die Stützfläche 11 und nimmt die Steigung des Graphen von p(x) plötzlich zu. Bei einem zweiten Bewegungsabstand x2 stößt der zweite Kontaktbereich 29 an die Vorrichtung 3 und nimmt die Steigung des Graphen von p(x) plötzlich ein zweites Mal zu. Um deshalb die Ausübung von Druck p auf den Fixierabschnitt 17 rechtzeitig zu stoppen, kann die erste plötzliche Zunahme der Steigung verwendet werden, um zu erkennen, dass der erste Kontaktbereich 27 an die Stützfläche 11 stößt, oder kann die zweite plötzliche Zunahme der Steigung verwendet werden, um zu erkennen, dass der zweite Kontaktbereich 29 an die Vorrichtung 3 stößt. Mit anderen Worten kann eine plötzliche Zunahme der Ableitung von p (x) in Bezug auf x verwendet werden, um zu erkennen, dass der erste Kontaktbereich 27 an die Stützfläche 11 stößt bzw. dass der zweite Kontaktbereich 29 an die Vorrichtung 3 stößt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halter
- 3
- Vorrichtung
- 5
- Stempel
- 7
- Stützabschnitt
- 9
- Wandabschnitt
- 11
- Stützfläche
- 13
- Stützseite
- 15
- Bodenabschnitt
- 17
- Fixierabschnitt
- 19
- Verbindungsabschnitt
- 21
- Vertiefung
- 23
- Anschlagfläche
- 25
- Kontaktfläche
- 27
- erster Kontaktbereich
- 29
- zweiter Kontaktbereich
- 31
- erster Abstand
- 33
- zweiter Abstand
- 35
- Gleitfläche
- 37
- Stoßrichtung
- p
- Druck
- p(x)
- Druckfunktion
- x
- Bewegungsabstand
- x1
- erster Bewegungsabstand
- x2
- zweiter Bewegungsabstand
