DE10223383A1

DE10223383A1 - Gehäuse mit Rastvorrichtung zur Befestigung an einer Trägerplatte

Info

Publication number: DE10223383A1
Application number: DE10223383A
Authority: DE
Inventors: Marcus Asmuth; Josef Baerenweiler; Guenter Fendt; Engelbert Woerle
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2002-05-25
Publication date: 2003-12-11
Also published as: EP1507984A1; US20050169725A1; WO2003100271A1

Abstract

Gefordert werden einfache, kostengünstige und sichere Befestigungen von Gehäusen für Sensoren und Steuergeräte. Bekannte Schraubverbindungen benötigen ein Gewinde oder sind gar nicht in der Lage, die notwendigen Befestigungskräfte in die Karosserie einzuleiten. DOLLAR A Befestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Gehäuses auf einer Trägerplatte, wobei die Befestigungsvorrichtung aus einem Befestigungsmittel und einem Mittel zum Aufspreizen des Befestigungsmittels besteht, das Gehäuse, die Trägerplatte und das Befestigungsmittel jeweils eine Öffnung aufweisen, das Mittel zum Aufspreizen in die Öffnung des Befestigungsmittels eingeführt ist und dort verbleibt und das Befestigungsmittel die Trägerplatte in deren Öffnung hintergreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des Befestigungsmittels und des Mittels zum Aufspreizen in die Öffnung der Trägerplatte von derselben Seite der Trägerplatte her erfolgt und das Drehen des Mittels zum Aufspreizen das Fixieren des Gehäuses in radialer und axialer Richtung auf der Trägerplatte bewirkt. DOLLAR A Befestigung von Gehäusen für Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für ein Gehäuse zur Befestigung des Gehäuses auf einer Trägerplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere die Kraftfahrzeugindustrie legt immer mehr Wert auf eine einfache, kostengünstige und sichere Befestigung von Gehäusen für Sensoren und Steuergeräte. Bekannte Schraubverbindungen benötigen aber ein mit hohem Aufwand herzustellendes Gewinde in der Karosserie oder sind gar nicht in der Lage, die für einen sicheren Halt notwendigen großen Befestigungskräfte in das dünne Blech der Karosserie einzuleiten.

Aus der Druckschrift DE 197 07 421 C2 ist bekannt, ein thermoplastisches Gehäuse auf einer Befestigungsplatte zu fixieren, wozu das Gehäuse Einrastmittel aufweist, die einstückig Teil des Kunststoffgehäuses sind, und die Befestigungsplatte Öffnungen zur Aufnahme der Einrastmittel. Derartige Einrastmittel aus einem thermoplastischen Kunststoff können jedoch eine mechanische Schwachstelle darstellen, weshalb sie beispielsweise zur Befestigung von Lage- oder Bewegungssensoren in Fahrzeugen nicht geeignet sind.

Aus der Druckschrift DE 197 02 695 C1 sind Einrastelemente zum starren Verbinden zweier Körper bekannt, wobei die Einrastelemente eine vorgefertigte Öffnung zur Aufnahme eines Dorns aufweisen. Nachteilig ist, dass bei dieser Verbindung keine Verspannung in axialer Richtung aufgebaut wird und die Verbindung somit nicht spielfrei ist. Zusätzlich kommt als Nachteil hinzu, dass diese Verbindung nur schwer und nur mit Hilfe spezieller Werkzeuge gelöst werden kann, was beispielsweise beim Austausch von Sensoren oder Steuergeräten in einem Fahrzeug zusätzlichen Zeit- und Materialaufwand und somit Mehrkosten bedingt. Dies um so mehr, da diese Verbindung von zwei Seiten montiert werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsvorrichtung für ein Gehäuse zur Befestigung des Gehäuses auf einer Trägerplatte so zu gestalten, dass eine sichere, spielfreie, wieder lösbare und wieder herstellbare Verbindung zwischen Gehäuse und Trägerplatte zustande kommt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist die Vorteile auf, dass einerseits eine sichere Befestigung und andererseits eine Demontage des Gehäuses schnell vorgenommen werden kann und keine weiteren Teile oder zusätzliches Werkzeug notwendig sind. Zudem kann die Montage dieser Befestigung von einer Seite der Trägerplatte aus vorgenommen werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Befestigung von Gehäusen für Bewegungs- oder Lagesensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug.

Vorteilhafte Ausgestaltungen Erfindungsgegenstands sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.
Es zeigen
Fig. 1a eine schnittbildliche Darstellung eines Gehäuses mit einer ersten erfindungsgemäß integrierten Rastvorrichtung und einem spreizenden, exzentrischen Dorn mit loser Verbindung,
Fig. 1b das Gehäuse nach Fig. 1a mit fester Verbindung,
Fig. 2a eine perspektivische Ansicht einer zweiten Rastvorrichtung mit einer Hub-Spreizvorrichtung mit loser Verbindung und
Fig. 2b die Hub-Spreizvorrichtung nach Fig. 2a mit fester Verbindung.
Die Fig. 1a, b, 2a, b zeigen eine im Schnitt dargestellte Trägerplatte 10 mit einer Oberseite 11 und einer Unterseite 12, auf der ein nur teilweise sichtbares und im Schnitt dargestelltes Gehäuse 20 befestigt ist. Bei der Trägerplatte 10, die eine vorzugsweise runde oder rechteckige Öffnung 13 mit einer Mittelachse aufweist, handelt es sich beispielsweise um einen aus Blech oder Kunststoff bestehenden Teil der Karosserie eines Fahrzeugs. Das Gehäuse 20 weist eine Öffnung 21 mit einer Mittelachse auf und besteht beispielsweise aus einem geeigneten thermo- oder duroplastischen Kunststoff und dient zur Aufnahme eines Steuergeräts, eines Lage- oder Bewegungssensors. Im fertig montierten Zustand fluchten die Öffnungen 13 und 21.
In den Fig. 1a, b weist das Gehäuse 20 als Befestigungsmittel zwei integrierte und vorzugsweise beim Herstellvorgang des Gehäuses 20 gleichzeitig mit angespritzte Dübelsegmente 23 auf, die durch die Öffnung 13 der Trägerplatte 10 hindurch ragen. Die Dübelelemente 23 werden später bei der Montage aufgespreizt (Fig. 1b), wodurch eine Keilwirkung hervor gerufen und somit verhindert wird, dass sich das Gehäuse 20 von der Trägerplatte 10 löst.
Als Mittel zum Aufspreizen der Dübelelemente 23 wird erfindungsgemäß ein nicht rotationssymmetrischer Dorn 60 mit einer Längs- oder Symmetrieachse 66 eingesetzt. Dieser Dorn 60 weist einen Kopf 61 und einen Schaft 62 auf. Damit die Dübelsegmente 23 in radialer Richtung aufgespreizt werden, muss der Schaft 62 einen nicht-rotationssymmetrischen runden Querschnitt über seine gesamte Länge aufweisen. Besonders aus den Ansichten von unten der Fig. 1a, b wird deutlich, dass der Schaft 62 in einem Abschnitt 67 in axialer Richtung längs der Symmetrieachse 66 aus einer ersten Hälfte 64 und einer zweiten Hälfte 65 besteht, wobei die beiden Hälften 64 und 65 aus der Längs- oder Symmetrieachse 66 des Schaftes 62 in radialer Richtung verschoben und damit exzentrisch angeordnet sind.
Zur Montage, die vorteilhaft nur von einer Seite, also beispielsweise nur von der Oberseite 11 her erfolgen kann, des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 werden zuerst die Dübelsegmente 23 durch die Öffnung 13 hindurch geführt, anschließend der Dorn 60 in der in Fig. 1a dargestellten Stellung in die Öffnung 21 eingeführt und dann der Dorn 60, im vorliegenden Fall im Uhrzeigersinn, in die in Fig. 1b gezeigte Stellung gedreht, in der die Dübelsegmente 23 aufgespreizt und durch die dadurch hervorgerufene Keilwirkung das Gehäuse 20 sicher und spielfrei auf der Trägerplatte 10 befestigt ist.
Da die radiale Verschiebung der beiden Hälften 64 und 65 in Richtung zur Spitze des Schaftes 62 stetig und gleichmäßig zunimmt, beispielsweise linear, verstärkt sich auch im Bereich 67 die Exzentrizität zur Spitze des Schaftes 62 hin dementsprechend. Somit werden beim Drehen des Dorns 60 im Uhrzeigersinn, wie dies insbesondere aus den beiden Ansichten der Fig. 1b hervor geht, die beiden Dübelsegmente 23 gleichmäßig aufgespreizt und verhindern durch Keilwirkung gegenüber der Öffnung 13 das Lösen des Gehäuses 20 von der Trägerplatte 10. Durch Zurückdrehen des Dorns 60 gegen den Uhrzeigersinn kann auch diese Verbindung etwa zu Prüf- oder Reparaturzwecken, jederzeit problemlos gelöst und darauf wieder hergestellt werden.
Die Fig. 2a, b zeigen eine perspektivische Ansicht einer zweiten Rastvorrichtung mit einer Hub-Spreizvorrichtung 70 als Mittel zum Aufspreizen, die einen zylindrischen Schaft 71, einen oder zwei radial in der Nähe des einen Endes des Schaftes 71 angeformte Zapfen 72 und einen axial am anderen Ende des Schaftes 71 angebrachten Spreizkörper 73 aufweist. Sind zwei Zapfen 72 an den Schaft 71 angeformt, stehen diese sich vorzugsweise gegenüber. Geführt wird der Schaft 71 in der Öffnung 21 des Gehäuses 20, wobei eine die Öffnung 21 begrenzende Gehäusewand 24 pro Zapfen 72 einen gewindemäßig ansteigenden Abschnitt 25 und eine sich an den Abschnitt 25 anschließende Raststelle 26 für die Zapfen 72 aufweist.
Der Spreizkörper 73 besteht aus einem geeigneten Metall, einem Kunststoff oder aus einem sonstigen geeigneten Material und weist einen größeren Durchmesser auf als der Schaft 71, eine beispielsweise konisch zulaufende Spitze 74 zum leichteren Einführen der Hub-Spreizvorrichtung 70 in die Öffnung 21 und ein in Richtung der Zapfen 72 konisch zulaufendes Teilstück 75, das die Aufspreizung der U-förmigen Streifen 32 bewirkt.
Anstatt der Dübelsegmente 23 der Fig. 1a, b wird in diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuse 20 mit Hilfe eines Rastmittels 30 in Verbindung mit der Hub-Spreizvorrichtung 70 spielfrei auf der Trägerplatte 10 befestigt. Das Rastmittel 30 mit einer mittig angeordneten Öffnung 34 besteht aus einem geeigneten thermo- oder duroplastischen Kunststoff oder einer geeigneten Metalllegierung, so dass es gut federnde, form- und langzeitstabile Eigenschaften aufweist; es wird vorzugsweise vorgefertigt und beim Herstellen des Gehäuses 20 mit einem oder mehreren Verankerungsteilen 31 in die Gieß- oder Spritzgussform für das Gehäuses 20 eingelegt und somit ins Gehäuse 20 integriert.
An die Verankerungsteile 31 schließen sich wenigstens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr in etwa U-förmig gebogene und in einem Winkel zur Mittelachse der Öffnung 13 bzw. der Mittelachse der Öffnung 21 verlaufende Streifen 32 an. An jeden Streifen 32 wiederum schließt sich ein abgewinkeltes Abstützungsteil 33 als weiteres Teilstück des Rastmittels 30 an, das im montierten Zustand ungefähr in Form eines Kragens gegen die Unterseite 12 der Trägerplatte 10 drückt.
Es ist aber auch möglich, dass das Rastmittel 30 keine Verankerungsteile 31 aufweist und somit nicht in das Gehäuse 20 integriert ist. Auch in diesem Fall kann die Befestigung des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 einseitig, im allgemeinen von der Oberseite 11 aus erfolgen, da das Gehäuse 20, die Hub- Spreizvorrichtung 70 und das Rastmittel 30 dann einen losen Verbund bilden.
Zur Vorbereitung der Befestigung des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 wird, falls das Rastmittel 30 Verankerungsteile 31 aufweist und somit ins Gehäuse 20 integriert ist, das mit dem Gehäuse 20 verbundene Rastmittel 30 in die Öffnung 13 der Trägerplatte 10 eingedrückt, wodurch Teile des Rastmittels 30 die Trägerplatte 10 hintergreifen und die abgewinkelten Abstützungsteile 33 gegen die Unterseite 12 der Trägerplatte 10 drücken. Für den Fall, dass das Rastmittel 30 keine Verankerungsteile 31 aufweist, werden zuerst das Gehäuse 20, die Hub-Spreizvorrichtung 70 und das Rastmittel 30 zu einem losen Verbund zusammen gesteckt.
Für beide Fälle gilt, dass durch eine anschließend durchgeführte Drehung der Hub-Spreizvorrichtung 70 gegen den Uhrzeigersinn die Zapfen 72 dem ansteigenden Abschnitt 25 der Gehäusewand 24 entlang gleiten, und dadurch das konische Teilstück 75 des Spreizkörpers 73 gegen die U-förmigen Streifen 32 gepresst wird, wodurch sich diese aufspreizen.
Das Aufspreizen der U-förmigen Streifen 32 bewirkt, dass die Abstützungsteile 33 gegen die Unterseite 12 der Trägerplatte 10 gedrückt werden und somit das Gehäuse 20 auf der Trägerplatte 10 sicher befestigt ist. Eine Sicherung der Befestigung kommt dadurch zustande, dass die Zapfen 72 in den Raststellen 26 einrasten und somit dort fixiert sind.
Die Befestigung des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 kann gelöst werden, indem zuerst die Hub-Spreizvorrichtung 70 in axialer Richtung (in der Zeichnung nach oben) etwas angehoben und im Uhrzeigersinn gedreht wird. Nachdem die Verbindung durch Drehen der Hub-Spreizvorrichtung 70 gelockert wurde, kann das Gehäuse 20 mit dem Rastmittel 30 von der Trägerplatte 10 abgenommen werden.
Statt des in den Fig. 2a, b gezeigten Rastmittels 30 kann die Befestigung des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 auch in einer ersten Variante durch die in den Fig. 1a, b gezeigten Dübelsegmente 23 in Kombination mit der Hub- Spreizvorrichtung 70 der Fig. 2a, b vorgenommen werden. Durch eine Drehung der Hub-Spreizvorrichtung 70 gegen den Uhrzeigersinn werden die Dübelsegmente 23 aufgespreizt und durch die dadurch hervorgerufene Keilwirkung das Gehäuse 20 sicher und spielfrei auf der Trägerplatte 10 befestigt.
Ebenso kann in einer weiteren Variante statt der beiden angeformten Dübelsegmente 23 der Fig. 1a, b auch ein in das Gehäuse 20 integriertes Rastmittel 30, wie es in den Fig. 2a, b dargestellt ist, in Verbindung mit dem Dorn 60 für einen sicheren Halt des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 sorgen. Durch das Drehen des Dorns 60 im Uhrzeigersinn werden die U-förmigen Streifen 32 in radialer Richtung nach außen und die Abstützungsteile 33 gegen die Unterseite 12 gedrückt, wodurch zwischen der Trägerplatte 10 und dem Gehäuse 20 wieder eine sichere, jederzeit lösbare und wieder herstellbare mechanische Verbindung entsteht. Die Montage kann vorteilhaft bei beiden Varianten von einer Seite der Trägerplatte 10 aus erfolgen.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 2a, b besteht darin, an das dem Spreizkörper 73 gegenüber liegende Ende des Schaftes 71 der Hub-Spreizvorrichtung 70 eine aus der deutschen Patentschrift DE 199 01 357 C1 bekannte Vorrichtung anzubringen, mit der das Lösen der in den Fig. 2a, b gezeigten Befestigung des Gehäuses 20 auf der Trägerplatte 10 verhindert wird, solange noch ein Stecker, beispielsweise zur elektrischen Versorgung, in einen (nicht dargestellten) Steckerschacht des Gehäuses 10 eingesteckt ist.

Claims

1. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) für ein Gehäuse (20) zur Befestigung des Gehäuses (20) auf einer Trägerplatte (10), wobei

a) die Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) aus einem Befestigungsmittel (23; 30) und einem Mittel zum Aufspreizen (60, 70) des Befestigungsmittels (23; 30) besteht,

b) das Gehäuse (20), die Trägerplatte (10) und das Befestigungsmittel (23; 30) jeweils eine Öffnung (21, 13, 27; 34) aufweisen,

c) das Mittel zum Aufspreizen (60, 70) in die Öffnung (27; 34) des Befestigungsmittels (23; 30) eingeführt ist und dort verbleibt und

d) das Befestigungsmittel (23; 30) die Trägerplatte (10) in deren Öffnung (13) hintergreift,

dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Einführen des Befestigungsmittel (23; 30) und des Mittels zum Aufspreizen (60; 70) in die Öffnung (13) der Trägerplatte (10) von der selben Seite der Trägerplatte (10) her erfolgt und

b) das Drehen des Mittels zum Aufspreizen (60; 70) das Fixieren des Gehäuses (20) in radialer und axialer Richtung auf der Trägerplatte (10) bewirkt.

2. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Befestigungsmittel (23; 30) um ein separates Teil handelt.

3. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Befestigungsmittel (23; 30) um einen Teil des Gehäuses (20) handelt.

4. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (23; 30) aus einem vom Gehäuse (20) abweichenden Material hergestellt ist.

5. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) ein Kunststoffgehäuse und das Befestigungsmittel (23; 30) ein metallisches Einlegeteil ist.

6. Befestigungsvorrichtung (23, 60; 30, 70) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (23; 30) aus dem gleichen Material wie das Gehäuse (20) hergestellt ist.