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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ausgabe von Informationen in Kraftfahrzeugen aus Komponenten und Baugruppen, die Führungseinrichtungen aufweisen, die während der Montage der Komponenten und Baugruppen diese zueinander ausrichten. Diese Einrichtung ist insbesondere als ein Navigationssystem oder Autoradio ausgebildet.
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Aus dem Stand der Technik sind Navigationssysteme oder Autoradios bekannt, bei denen Komponenten und Baugruppen in unterschiedlichen Fügerichtungen zusammengesetzt werden müssen, damit das Endprodukt entsteht. Durch die unterschiedlichen Montagerichtungen mit den entsprechenden Nebenzeiten für Dreh- und Schwenkvorgänge oder einen Wechsel der Aufspannung des Produktes auf einem Werkstückträger wird eine automatische Montage und eine kostengünstige Fertigung sehr erschwert oder unmöglich gemacht.
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Die
DE 199 36 206 A1 offenbart einen Audio-Einbaurahmen mit Aufbewahrungsorten für elektrische Geräte. In den Aufbewahrungsorten sind Führungsnuten ausgebildet, die das Einführen der elektrischen Geräte, wie beispielsweise CD-, Kassetten- und MD-Laufwerke, mittels daran ausgebildeten Schienen in einer Fügerichtung ermöglichen. Eine Bus-Platine ist an der Rückseite des Einbaurahmens angeordnet und wird über Verbinder mit den elektrischen Geräten und einer innerhalb einer Unterteilungswand des Einbaurahmens angeordneten Steuerplatine gekoppelt.
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Die
US 5 206 796 A offenbart ein gegen elektromagnetische Interferenzen abgeschirmtes elektronisches Instrument mit einem Gehäuse und einer Leiterplatte, dessen Baugruppen in Richtung von oben nach unten auf eine Unterbaugruppe des Instruments montiert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Ausgabe von Informationen bereitzustellen, die schnell und kostengünstig zu fertigen ist. Darüber hinaus soll eine automatische Montage möglich sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Kopplungselemente an den Komponenten und Baugruppen angeordnet sind, wobei die Führungseinrichtungen und Kopplungselemente dergestalt ausgebildet und angeordnet sind, dass die Komponenten und Baugruppen in einer einzigen Fügerichtung montierbar sind und einander überlappende Elemente an den Komponenten und Baugruppen vorgesehen sind, die Ausnehmungen aufweisen, die dergestalt ausgebildet sind, dass im korrekt montierten Zustand der Komponenten und Baugruppen diese zueinander fluchten. So wird sichergestellt, dass bei aufeinandergesetzten Komponenten und Baugruppen die erforderliche Stecktiefe der Stecksysteme während der Montage erreicht wird und dass Folgemontagen erst möglich sind, wenn die entsprechenden Montageendlagen erreicht sind. Beispielsweise sind Bohrungen erst bei Erreichen der korrekten Position zueinander fluchtend, und eine Sicherungsschraube oder Stift kann erst eingeführt werden, wenn die Endlage erreicht ist. Durch die besondere Anordnung und Ausbildung der Führungseinrichtungen und Kopplungselemente ist eine sogenannte „Sandwich-Montage“ möglich, bei der alle Komponenten und Baugruppen, die für die Funktion der Einrichtung wesentlich sind, geradlinig geführt und montiert werden. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, das Werkstück zu handhaben, so dass die dafür erforderlichen Nebenzeiten bei der Montage entfallen. Alle Montagevorgänge sind nacheinander auf einem Werkstückträger bzw. auf einer Montageplattform in einer Aufspannung durchführbar.
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Die Komponenten oder Baugruppen sind als ein Unterdeckel, ein Chassis, ein Zusatzmodul, ein Laufwerk oder als ein Oberdeckel ausgebildet, wodurch sich die funktionswesentlichen Elemente eines Navigationssystems oder Autoradios bzw. einer Einrichtung zur Ausgabe von Informationen in Kraftfahrzeugen zusammensetzen lassen.
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Die Führungseinrichtungen sind bevorzugt als Ausnehmungen in Gestalt von Bohrungen oder Ausfräsungen, Pilotstiften, Formschrägen, Maschinen oder Führungsschrägen ausgebildet, so dass während der Montage die Komponenten und Baugruppen zueinander ausgerichtet und zentriert werden. Dabei ist es vorgesehen, dass Werkzeugaufnahmebohrungen von Stanzbiegewerkzeugen als Pilotbohrungen für die Montage benutzt werden, so dass sich teilebedingte Toleranzketten nicht aufbauen können.
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Vorteilhafterweise sind die Kopplungselemente als elektrische Steckverbinder, Direktstecksysteme oder mechanische Steckverbinder ausgebildet, wodurch biegeschlaffe Montageteile wie Kabel oder Folienverbindungen entfallen und ein deutlicher Qualitätsvorteil bei den elektrischen Verbindungen erreicht wird, da die erforderliche Stecktiefe der Stecksysteme während der Montage zwangsläufig erreicht wird. Die elektrische Verbindung wird dabei parallel zu dem Montage-/Fügevorgang hergestellt, während die Komponenten und Baugruppen lagegenau zueinander positioniert werden.
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Um unzulässige Durchbiegungen von Komponenten oder Baugruppen, insbesondere Leiterplatten, zu vermeiden, sind Stützeinrichtungen an den Komponenten oder Baugruppen vorgesehen, die Fügekräfte aufnehmen und auf tieferliegende Komponenten, Baugruppen oder auf den Werkstückhalter übertragen. Die Steck- und Fügekräfte werden somit über Stützstifte oder Freiflächen auf der Leiterplatte aufgenommen und abgeleitet, ohne dass es zu unbeabsichtigten Verformungen kommt.
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Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Montageablauf eines Navigationssystems mit Autoradio;
- 2 eine Draufsicht und eine Einzelheit einer Chassismontage;
- 3 eine Draufsicht und Einzelheit einer Zusatzmodulmontage;
- 4 eine Seitenansicht und Detailansicht einer Laufwerksmontage;
- 5 beispielhafte Ausgestaltungen für Zentriereinrichtungen;
- 6 eine Draufsicht und Einzelheit einer Oberdeckelmontage;
- 7 eine Seitenansicht einer Kappenmontage; sowie
- 8 eine Draufsicht auf eine Kappenmontage.
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1 zeigt einen Montageablauf eines Navigationssystems oder eines Autoradios, bei dem ein Unterdeckel 1 auf einen Werkstückträger gelegt und über zwei nicht dargestellte Pilotstifte positioniert wird. Anschließend wird ein Chassis 2, bestehend aus Rahmen und Leiterplatte sowie gegebenenfalls weiterer elektronischer Bauteile, unter Verwendung der gleichen Pilotstifte in den Unterdeckel 1 gefügt. Danach erfolgt das Verschrauben des Unterdeckes 1 mit dem Chassis 2 über die Schrauben 13.
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Weitere Zusatzmodule oder Leiterplatten 3 können vertikal von oben auf das Chassis 2 aufgesetzt werden; anschließend erfolgt die Montage des Laufwerks 4 durch ebenfalls Aufsetzen von oben nach unten.
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Die Montage der Funktionselemente wird durch das Aufsetzen eines Oberdeckels 5 und nachfolgendes Festlegen mittels der Schrauben 13 vervollständigt.
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Zur Bildung eines frontalen Abschlusses wird in horizontaler Richtung eine Kappe 12 an den fertig montierten Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 befestigt, wie es durch den horizontal ausgerichteten Pfeil angedeutet ist.
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Der 1 ist zu entnehmen, dass sämtliche Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 dergestalt ausgebildet sind, dass sie in einer Fügerichtung, vorliegend in einer vertikalen Fügerichtung von oben nach unten, montiert werden können, wobei keine Änderung der Werkstückaufspannung erfolgen muss. Alle Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 sind während des geradlinigen Fügevorganges über Pilotbohrungen und Pilotstifte zueinander positioniert, so dass eine präzise Montage möglich ist. Alle Montagevorgänge sind nacheinander auf einem Werkstückträger bzw. einer Montageplattform möglich und Nebenzeiten für die Handhabung bzw. eine erneute Ausspannung eines Produktes auf einem Werkstückträger fallen nicht an.
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In der 2 ist in der Draufsicht die Chassismontage dargestellt, bei der zu erkennen ist, dass das Chassis 2 mit Rahmen und Leiterplatte in den Unterdeckel 1 eingelegt ist, wobei Bohrungen 6 entweder für die Vakuumabfrage einer Isolieranlage oder aber als Bohrung für einen Führungsstift des Werkstückträgers vorhanden sind. Die Position der Bohrungen 6 sind identisch zu den Werkzeugaufnahmebohrungen der Leiterplatte, so dass keine Toleranzaddition stattfindet. Die schraffierten Flächen 14 sind diejenigen Bereiche, die unterstützt werden müssen, wobei der Unterdeckel 1 in diesen Bereichen flach ausgeführt sein muss. Die rechte Detaildarstellung zeigt einen Pilotstift 7, der durch den Unterdeckel 1 und das Chassis 2 hindurchgeführt ist. Die Unterdeckel 1 weist eine Formschräge 11 auf, wodurch ein einfaches Montieren in vertikaler Richtung ermöglicht wird.
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In der 3 ist die Montage eines Zusatzmodules 3, beispielsweise einer weiteren Leiterplatte dargestellt, die auf dem Chassis 2 montiert ist und ebenfalls über Pilotstifte 7 wie in der Detaildarstellung rechts zu sehen ist, fixiert und zu dem Chassis 2 ausgerichtet wird. In der Detaildarstellung wird zudem deutlich, dass zwischen der zusätzlichen Leiterplatte 3 und der Leiterplatte des Chassis' 2 Kontakt über eine Direktsteckverbindung 8 hergestellt wird. Die Führungsbohrungen 6 in dem Unterdeckel 1, der Leiterplatte des Chassis' 2 sowie der Zusatzleiterplatte 3 befinden sich im korrekt montierten Zustand fluchtend zueinander.
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Die Laufwerksmontage ist schematisch in der 4 dargestellt, in der zu erkennen ist, dass das Laufwerk 4 ebenfalls senkrecht von oben zugeführt und montiert werden kann, wobei eine Verbindung mit der Hauptleiterplatte des Chassis' 2 über einen Direktsteckverbinder 8 erfolgt. Um bei der Montage eine zu große Durchbiegung des Chassis' bzw. der auf dem Chassis angeordneten Platine zu verhindern, sind Unterstützungsstifte 9 durch entsprechende Bohrungen in dem Unterdeckel 1 durchgeführt und stützen die Leiterplatte 2 gegenüber dem Werkstückträger ab. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Laufwerk 4 und der Leiterplatte auf dem Chassis 2 erfolgt ohne Kabel oder Folien über Steckverbinder, beispielsweise SMD-Stecker, so dass neben einer elektrischen gleichzeitig eine mechanische Koppelung stattfindet.
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Zur Zentrierung der Komponenten oder Baugruppen zueinander sind in der 5 Beispiele dargestellt, wobei in der oberen Darstellung zwei Freiheitsgrade vorhanden sind, während in der unteren Darstellung lediglich ein Freiheitsgrad existiert, nämlich das Einlegen von oben nach unten.
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Die 6 zeigt die Montage des Oberdeckels 5, wobei die Positionen der Führungsbohrungen 6 identisch zu den Werkzeugaufnahmebohrungen der Leiterplatte des Chassis 2 ist. In der Detaildarstellung rechts ist zu sehen, dass auch hier über Pilotstifte 7 eine Zuordnung der Komponenten zueinander erfolgt.
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Nachdem die funktionswesentlichen Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 in nur einer Aufspannung in gradliniger Bewegung in einer einzigen Fügerichtung montiert worden sind, wird abschließend die Kappe 12 in horizontaler Richtung senkrecht zu der bisherigen Fügerichtung montiert, wobei die elektrische Kontaktierung über eine Direktsteckverbindung 8 mit der Leiterplatte des Chassis 2 erfolgt. Über Ausnehmungen 16 und Schienen 15 wird die mechanische Ausrichtung der Kappe 12 zu den bereits montierten Baugruppen 1 bis 5 hergestellt. Die Funktionsteile der mechanischen Schnittstelle von der Kappe 12 zu den montierten Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 sind Bestandteil der Kappe 12, so dass die Kappe 12 als komplette Baugruppe ausgeführt ist.
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8 zeigt die Endmontage der Kappe 12, bei der Standardrastfedern 18 über normale Schrauben 17 an dem Chassis 2 befestigt werden. Diese Montage ist erst dann möglich, wenn sämtliche Komponenten und Baugruppen 1 bis 5 sich in der Montageendlage befinden, da erst dann Ausnehmungen an einander überlappenden Elementen zueinander fluchten, so dass die seitlichen Schrauben 17 erst dann eingedreht werden können. Somit ist eine Kontrolle der richtigen Einstecktiefe der elektrischen und mechanischen Steckverbinder gewährleistet.
