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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen. Die Bauteile sind dabei insbesondere eine elektronische Leiterplatte und ein Gehäuse.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2007 018 286 A1 ist eine Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einem Gehäuse bekannt. Bei dieser Verbindung ist in dem Gehäuse ein Stift angeordnet. Die Leiterplatte weist ein Bohrloch und ein Klemmelement auf, wobei das Klemmelement auf einer zu dem Gehäuse abgewandten Seite angeordnet ist. Das Klemmelement ist dabei um das Bohrloch angeordnet. Mit einem Einschieben des Stiftes durch das Bohrloch und das Klemmelement blockiert das Klemmelement eine entgegengesetzte Bewegung des Stiftes, so dass die Leiterplatte an dem Gehäuse fixiert ist.
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Der Hintergrund der Erfindung ist, dass bei den derzeit bekannten Verbindungsmöglichkeiten die Leiterplatte beispielsweise geschraubt wird. Solche Verbindungen benötigen jedoch aufgrund der Gewindelänge der Schraube eine gewisse Materialstärke am Gehäuse. Mit einer solchen Verbindung gelangt eine Miniaturisierung, aufgrund der Gewindelänge der Schraube, an eine vorgegebene Grenze.
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Eine Alternative zu der Schraubverbindungen ist beispielsweise die Klebeverbindung. Mit einer solchen Verbindung wäre eine weitere Miniaturisierung möglich. Bei Klebeverfahren muss jedoch in der Regel ein Aushärteschritt durchgeführt werden. Zusätzlich ist der Umgang mit Klebern in der Fertigung umständlich. Die Beständigkeit einer solchen Klebeverbindung ist aufgrund der Feuchtigkeitsaufnahme des Klebstoffes und der wechselnden Temperaturen für Langzeitanwendungen, wie beispielsweise Automobilbau, teilweise nicht ausreichend.
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Eine weitere Alternative sind Nietverbindungen. Bei einer Nietverbindung werden durch plastisches verformbaren eines zylindrischen Verbindungselements flache Materialteile miteinander verbunden. In die zu verbindenden Bauteile müssen Bohrungen eingebracht werden, die einen etwas größeren Durchmesser als der Niet haben. Durch diese Bauteile wird der Niet hindurchgeschoben, so dass er darüber hinaussteht. Anschließend wird das überstehende Ende des Niets zu einem Kopf geformt, der die Bauteile sicher verbindet.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen zweier Bauteile insbesondere einer elektronischen Leiterplatte mit einem Gehäuse anzugeben, mit welcher eine robuste Fixierung möglich ist, und welche eine weitere Miniaturisierung zulässt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch eine Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung gibt eine Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen einer elektronischen Leiterplatte und einem Gehäuse an. Die Verbindung weist dabei ein stiftförmiges Verbindungsmittel auf, über welches die elektronische Leiterplatte an dem Gehäuse gehalten und das stiftförmige Verbindungsmittel in einem Durchgang des Gehäuses über eine Gehäuseverstemmung mit dem Gehäuse verbunden ist. Das stiftförmige Verbindungsmittel weist im Bereich der Gehäuseverstemmung eine Ausnehmung auf, welche mit der Gehäuseverstemmung derart zusammenwirkt, dass das stiftförmige Verbindungsmittel in dem Durchgang gehalten ist.
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Unter einer Gehäuseverstemmung wird eine plastische Verformung eines Randbereiches des Gehäuses verstanden, welche zum Ausbilden einer kraft- und formschlüssigen Verstemmverbindung zu dem Verbindungsmittel ausgebildet ist. Diese Verformung des Randbereiches zumindest eines der Teile erfolgt in einer Weise, dass sie sich unlösbar ineinander verkeilen.
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Die beiden Bauteile sind dabei insbesondere Bauteile einer Kamera, wie eine elektronische Leiterplatte und ein Kameragehäuse oder ein Teil des Kameragehäuses. Der Durchgang des Gehäuses ist bevorzugt ein Bohrloch oder eine beim Ausbilden des Gehäuses eingebrachte durchgängige Öffnung.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Gehäuse und Leiterplatte wird ein robuste Fixierung der Bauteile ermöglicht. Diese Verbindung gewährleistet insbesondere über einen großen Temperaturbereich eine lange Lebensdauer, da die Verbindung so ausgelegt werden kann, dass eine definierte Klemmkraft zwischen Gehäuse und Leiterplatte anliegt. Da für eine solche Verbindung keine Schraube benötigt wird, die die Miniaturisierung durch die Gewindelänge der Schraube begrenzt, ist eine weitere Verkleinerung einer beispielsweise damit hergestellten Kamera möglich. Im Gegensatz zu einer Klebeverbindung sind keine Aushärteschritte notwendig, so dass eine solche Verbindung schneller und damit wirtschaftlicher hergestellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Verbindung hat auch gegenüber Nietverbindungen Vorteile. Bei Nietverbindungen muss vor der Ausbildung des Nietes, eine höhere Vorspannkraft aufgebracht werden, um den Niet auszubilden damit eine bestimmte Klemmkraft nach Fertigstellung des Nietes sichergestellt werden kann. Dies bedeutet, dass der Niet überdrückt wird, um dem Setzen bzw. dem Rückfedern der Umformung zu kompensieren. Dadurch besteht ein hohes Risiko, dass die elektronischen Leiterplatten während der Herstellung beschädigt werden. Durch die Gehäuseverstemmung muss die Leiterplatte zur Erzielung der notwendigen Klemmkraft nicht überdrückt werden, so dass es nicht zu einer Beschädigung der elektronischen Leiterplatte kommt. Der Vorteil einer solchen Verbindung gegenüber beispielsweise einer Nietverbindung ist, dass eine ausreichende Klemmkraft sichergestellt wird, ohne dabei die elektronische Leiterplatte zu beschädigen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bildet die Ausnehmung an dem stiftförmigen Verbindungsmittel einen konischen Bereich aus, wobei ein auseinanderlaufendes Ende des konischen Bereiches zu einem freien Ende des stiftförmigen Verbindungsmittel ausgerichtet ist, welches zur elektronischen Leiterplatte abgewandt ist. Der konische Bereich weist dabei wenigstens teilweise die Form eines Kegels oder Kegelstumpfes auf. Bei dem konischen Bereich reduziert sich somit in einer Richtung zur Leiterplatte der Durchmesser des stiftförmigen Verbindungsmittels.
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Die Gehäuseverstemmung ist dabei derart ausgebildet, dass sie gegen diesen konischen Bereich drückt. Durch den zur Leiterplatte zulaufenden Bereich wird durch die Gehäuseverstemmung eine Längskraft auf das stiftförmige Verbindungsmittel aufgebracht, so dass auch während des Betriebes eine ausreichende Klemmkraft gewährleistet werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung formt die Ausnehmung an dem stiftförmigen Verbindungsmittel einen zylindrischen Bereich aus, wobei an einem der elektronischen Leiterplatte abgewandten Ende der Ausnehmung eine Wulst ausgebildet ist. Der zylindrische Bereich ist koaxial mit dem Kernbereich des stiftförmigen Verbindungsmittels ausgerichtet und weist einen kleineren Durchmesser auf.
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Eine Wulst ist eine gerundete Verdickung, welche umlaufend am stiftförmigen Verbindungsmittel ausgeformt ist. Der Außendurchmesser der Wulst entspricht vorzugsweise dem Kerndurchmesser. Die Wulst ist vorzugsweise derart angeordnet, dass durch die Ausbildung der Gehäuseverstemmung, und damit die plastische Verformung, diese axial gegen den Wulst drückt. Dadurch wird eine Klemmkraft aufgebracht. Diese Klemmkraft kann dabei dauerhaft sichergestellt werden.
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Vorzugsweise weist das stiftförmige Verbindungsmittel im Bereich der Gehäuseverstemmung eine Rändelung auf. Eine Rändelung ist eine umlaufende oberflächige Gestaltabweichungen, die in einen vorzugsweise metallenen Rotationskörper eingeprägt wird. Rändelungen können ein Bauteil griffiger gestalten und somit ein Abrutschen verhindern. Die Rändelung kann dabei verschiedene Formen annehmen und entweder durch Fräsen, Drücken oder durch Einprägen auf einer Drehmaschine eingebracht werden. Durch eine solche Rändelung wird somit ein verbesserter Halt der Verbindung gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das stiftförmige Verbindungsmittel in einem Leiterplattenbohrloch angeordnet. Das stiftförmige Verbindungsmittel durchgreift dabei das Leiterplattenbohrloch. Dadurch wird die Leiterplatte sicher an dem stiftförmigen Verbindungsmittel gehalten.
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Vorteilhafterweise weist das stiftförmige Verbindungsmittel im Bereich der elektronischen Leiterplatte einen Verbindungsmittelabschnitt mit größeren Durchmesser auf, welcher exzentrisch zu dem stiftförmigen Verbindungsmittel angeordnet ist. Der größerer Durchmesser ist dabei bezogen auf einen Kerndurchmesser des stiftförmigen Verbindungsmittels. Vorzugsweise ist der größere Durchmesser an einer Stelle bündig mit dem Kerndurchmesser des stiftförmigen Verbindungsmittels.
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Der größere Durchmesser ist dabei lediglich an dem Teil des stiftförmigen Verbindungsmittel angeordnet, welcher in dem Leiterplattenbohrloch angeordnet ist, so dass durch eine axiale Drehung des stiftförmigen Verbindungsmittel, durch die Exzentrizität des größeren Durchmessers, eine gewisse Ausrichtung in der Leiterplattenebene möglich ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Gehäuse wenigstens eine Nut auf, welche zu dem stiftförmigen Verbindungsmittel einen Zwischenbereich ausbildet, wobei an dem Zwischenbereich die Gehäuseverstemmung ausbildbar ist. Ein Verstemmwerkzeug wird während des Verstemmprozesses in den Bereich der Nut eingeführt, so dass der Zwischenbereich gegen das stiftförmige Verbindungsmittel gepresst und damit die Gehäuseverstemmung ausgebildet wird. Durch den Zwischenbereich muss weniger Umformkraft aufgebracht werden, um die Gehäuseverstemmung auszubilden. Die Größe des Zwischenbereiches und die Tiefe der Nut ist dabei derart gewählt, dass eine ausreichende Gehäuseverstemmung ausbildbar und eine leichte Verformung möglich ist.
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Vorzugsweise ist die Nut wenigstens teilweise als Ringnut ausgebildet. Diese Ringnut ist bevorzugt konzentrisch zu dem Durchgang in dem Gehäuse angeordnet. In einer vorteilhaften Ausführung ist diese Ringnut vollständig um den Durchgang ausgebildet. Die Ringnut hat den Vorteil, dass ein Zwischenbereich um den Durchgang ausgebildet wird, welcher eine konstante Dicke hat. Dadurch ist für jede Gehäuseverstemmung ein optimaler Zwischenbereich vorhanden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen einer elektronischen Leiterplatte und einem Gehäuse, und
- 2 Zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung mit einer Verbindung zwischen einer elektronischen Leiterplatte und einem Gehäuse.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung mit einer Verbindung 10 zwischen einer elektronischen Leiterplatte 14 und einem Gehäuse 18 gezeigt. Das Gehäuse 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kameragehäuse und die elektronische Leiterplatte 14 ist eine Leiterplatte der Kamera. Eine solche Kamera wird beispielsweise im Automobilbau als Rückfahrkamera verwendet. Eine solche Kamera sollte daher möglichst klein sein.
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Die elektronische Leiterplatte 14 ist über ein stiftförmiges Verbindungsmittel 22 mit dem Gehäuse 18 verbunden. Zum Verbinden der Leitplatte 14 wird das stiftförmige Verbindungmittel 22 zuerst durch ein Leiterplattenbohrloch 26 und anschließend durch einen Durchgang 30 in dem Gehäuse 18 gesteckt, welcher hier als Bohrloch ausgebildet ist. Während dem Verbinden des stiftförmigen Verbindungsmittels 22 wird dieses an einem Kopf 34 in Richtung des Durchganges 30 gehalten. In einem nächsten Schritt werden auf einer dem Kopf 34 des stiftförmigen Verbindungsmittel 22 abgewandten Seite des Gehäuse 18 mittels eines Verstemmwerkzeuges 38 Gehäuseverstemmungen 42 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Gehäuseverstemmung 42 gezeigt.
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Die Gehäuseverstemmung 42 wird dabei derart ausgebildet, dass diese in Ausnehmungen 46 an dem stiftförmigen Verbindungsmittel 22 hineinragen. Die Ausnehmungen 46 sind an dem stiftförmigen Verbindungmittel 22 in einer Höhe eines Endes 50 des Durchganges 30 angeordnet. Die Gehäuseverstemmungen 42 wirken dabei mit der Ausnehmung 46 zusammen, so dass das stiftförmige Verbindungsmittel 22 in dem Durchgang 30 in einer axialen Richtung gehalten ist.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Ausnehmungen 46 einen konischen Bereich aus. Dieser konische Bereich ist umlaufend ausgebildet. Der konische Bereich ist derart ausgebildet, dass ein auseinanderlaufendes Ende des konischen Bereiches zu einem freien Ende 54 des stiftförmigen Verbindungsmittels 22 ausgerichtet ist. Dieses freie Ende 54 ist zu der elektronischen Leiterplatte 14 abgewandt. Ein zulaufendes Ende ist entsprechend in Richtung der elektronischen Leiterplatte 14 und des Kopfes 34 ausgerichtet.
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Durch die auf den konischen Bereich wirkende Gehäuseverstemmung 42 wird eine axiale Kraft in Richtung des freien Endes 54 erzeugt, so dass eine Klemmkraft zum Befestigen der elektronischen Leiterplatte 14 erzeugt wird.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann die elektronische Leiterplatte 14 vor dem Ausbilden der Gehäuseverstemmungen 42 noch in einer Leiterplattenebene ausgerichtet werden. Dazu weist das stiftförmige Verbindungsmittel 22 im Bereich der elektronischen Leiterplatte 14 einen Verbindungsmittelabschnitt 58 auf. Ein Durchmesser des Verbindungsmittelabschnitts 58 ist dabei größer als ein Kerndurchmesser.
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Der Verbindungsmittelabschnitt 58 ist exzentrisch zu dem Kerndurchmesser des stiftförmigen Verbindungsmittels 22 angeordnet. Zusätzlich ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Verbindungsmittelabschnitt 58 in einem Bereich bündig mit dem Kernbereich. Durch den Verbindungsmittelabschnitt 58 kann die elektronische Leiterplatte 14 durch Drehen des stiftförmigen Verbindungsmittels 22 in der Leiterplattenebene ausgerichtet werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung mit einer Verbindung 10 zwischen der elektronischen Leiterplatte 14 und dem Gehäuse 18. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass an dem Gehäuse 18 eine Nut 62 angeordnet ist, die als Ringnut ausgebildet ist. Die Nut 62 ist auf einer der elektronischen Leiterplatte 14 abgewandten Seite des Gehäuses 18 angeordnet.
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Durch die Nut 62 wird ein Zwischenbereich 66 ausgebildet, der zwischen der Nut 62 und dem Durchgang 30 angeordnet ist. Dieser Zwischenbereich 66 ist durch die Verstemmwerkzeuge 38 einfacher zu verformen, so dass die Gehäuseverstemmung 42 besser ausbildbar ist. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel bildet die Ausnehmung 46 einen zylindrischen Bereich an dem stiftförmigen Verbindungsmittel 22 aus. Dieser zylindrische Bereich weist zusätzlich eine Rändelung 70 auf. Durch die Rändelung 70 ist eine haltbarere Verstemmverbindung ausbildbar.
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Ein an den zylindrischen Teil anschließende freie Ende 54 des stiftförmigen Verbindungsmittel 22 ist in Form einer Wulst 74 ausgebildet. Die Wulst 74 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser, welcher dem Kerndurchmesser entspricht. An dieser Wulst 74 stützt sich die Gehäuseverstemmung 42 ab, so dass eine axiale Kraft auf die elektronische Leiterplatte 14 erzeugt wird. Dadurch wird eine ausreichende Klemmkraft gewährleistet.
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Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel, weist das zweite Ausführungsbeispiel keinen Verbindungsmittelabschnitt 58 mit einem größeren Durchmesser auf. Trotz alledem kann in einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ein solcher Verbindungsmittelabschnitt 58 für das zweite Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Ebenso ist das erste Ausführungsbeispiel ohne diesen Verbindungsmittelabschnitt 58 ausbildbar. Auch kann die Rändelung 70 in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007018286 A1 [0002]
