DE10348979B4

DE10348979B4 - Befestigung einer Leiterplatte an einem Gehäuse

Info

Publication number: DE10348979B4
Application number: DE10348979A
Authority: DE
Inventors: Ortwin Zoller
Original assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Current assignee: Hirschmann Electronics GmbH and Co KG; Hirschmann Electronics GmbH
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: DE10348979A1

Abstract

Gehäuse (1), wobei am Gehäuse (1) Rastelemente (4) befestigt sind, die eine in dem Gehäuse zu befestigende Leiterplatte (8) hintergreifen, wobei die Rastelemente (4) am Boden (3) des Gehäuse (1) befestigt sind, die Leiterplatte (8) den Rastelementen (4) zugeordnete Öffnungen (13) aufweist und die Rastelemente (4) an den Rändern der Öffnungen (13) die Leiterplatte (8) in ihrer fertig montierten Lage hintergreifen, wobei weiterhin im Bereich der Rastelemente (4) Auflagerippen (5) am Boden (3) des Gehäuses (1) vorgesehen sind, die die Lage der Leiterplatte (8) in Richtung zum Boden (3) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (4) an ihren dem Boden (3) abgewandten Enden Rastnasen (10) aufweisen, die in der fertig montierten Lage der Leiterplatte (8) im wesentlichen zum Boden (3) parallele oder annähernd parallele Rastflächen (11) aufweisen und die sich im Anschluss an die Rastflächen (11) vom Boden (3) weg gerichtet verjüngen und die Rastnasen (10) mittels Stegen (9) am...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse, vorzugsweise Kunststoffgehäuse, wobei am Gehäuse Rastelemente befestigt sind, die eine in dem Gehäuse zu befestigende Leiterplatte hintergreifen, gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, sowie eine Montagevorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12.
Es ist allgemein bekannt, eine Leiterplatte an einem Gehäuse, insbesondere Kunststoffgehäuse, festzuschrauben, zu vernieten oder zu verstemmen. Diese Befestigungsarten sind jedoch aufwendig und teuer, da sie Zusatzteile, Schrauben, Nieten usw. und Montagewerkzeuge beziehungsweise Montagevorrichtungen erfordern. Weiterhin werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Geometrie der zu verbindenden Teile gestellt, wie Ebenheit, Positions- und Formgenauigkeit.
Es ist weiterhin bekannt, wovon die vorliegende Erfindung ausgeht, die Leiterplatte mittels Rastelementen zu verclipsen. Es handelt sich dabei aber um eine Befestigung über die Außenkontur der Leiterplatte, wobei die federnden Rastelemente an der Gehäusewand vorgesehen sind. Diese bewirken aber durch die notwendigen Schlitze eine Verringerung der Gehäusesteifigkeit, die nachteilig ist. Weiterhin werden die Leiterplatten Kräften in der Ebene der Leiterplatten ausgesetzt, wodurch Verspannungen und Verformungen der Leiterplatten hervorgerufen werden können, die letztlich zu Schäden an den Leiterplatten führen
Aus der DE 298 19 414 U1 ist ein Gehäuse bekannt, wobei am Gehäuse Rastelemente befestigt sind, die eine in dem Gehäuse zu befestigende Leiterplatte hintergreifen, wobei die Rastelemente am Boden des Gehäuse befestigt sind, die Leiterplatte den Rastelementen zugeordnete Öffnungen aufweist und die Rastelemente an den Rändern der Öffnungen die Leiterplatte in ihrer fertig montierten Lage hintergreifen, wobei weiterhin im Bereich der Rastelemente Auflagerippen am Boden des Gehäuses vorgesehen sind, die die Lage der Leiterplatte in Richtung zum Boden begrenzen. Weitere Angaben zur konstruktiven Ausgestaltung der Rastelemente können dieser Gebrauchsmusterschrift nicht entnommen werden.
Aus der EP 0 984 527 A2 ist ein Bauteil aus Kunststoff beziehungsweise mit einem Träger aus Kunststoff bekannt, bei dem wenigstens ein mit dem Kunststoffträger einstückig verbundener Spreizniet zur spielfreien Befestigung auf einer gelochten Platte vorgesehen ist, wobei der Rotationskörper des Spreizniets in vier Nietbacken-Segmente gespalten ist, wobei die vier Nietbacken-Segmente in zwei in axialer Richtung und zwei in radialer Richtung formschlüssig wirkende Nietbacken-Segmente aufgeteilt sind, die axialwirkenden Nietbacken-Segmente als Schnapphaken mit einem Haltewinkel von etwa 100° ausgeführt sind und an den Nietbacken-Segmenten Mittel vorgesehen sind, durch die beim Auslösen der Nietverbindung durch Eindrücken eines Spreizdorns zuerst die axialen und danach die radialen Nietbacken-Segmente auslösen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Befestigung einer Leiterplatte an einem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, die keine zusätzlichen Befestigungselemente benötigt und bei der die Nachteile der Befestigung an der Leiterplattenaußenkontur und Gehäusewand vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dass die Rastelemente an ihren dem Boden abgewandten Enden Rastnasen aufweisen, die in der fertig montierten Lage der Leiterplatte im wesentlichen zum Boden parallele oder annähernd parallele Rastflächen aufweisen und die sich im Anschluss an die Rastflächen vom Boden weg gerichtet verjüngen und die Rastnasen mittels Stegen am Boden des Gehäuses befestigt sind und dass die Stege in Richtung der Ebenen der Rastflächen federnd nachgiebig ausgeführt sind.
Die Öffnungen in der Leiterplatte können genau und billig hergestellt werden, wobei Bohr-, Fräs- oder Stanzkonturen zur Anwendung kommen können. Weiterhin braucht die Gehäusewand nicht geschlitzt zu werden, wodurch sich eine gute Gehäusesteifigkeit ergibt. Schließlich trägt die Leiterplatte über die Rastelemente zur Versteifung des Elektronikmoduls beziehungsweise Gehäusebodens bei, ohne selbst verspannt zu sein. Es handelt sich weiterhin um eine einfache, kostengünstige und schnelle Montage, da die Vorrichtung prozesssicher mit günstigen Toleranzen ausgelegt werden kann. Auf Press-, Schraub- und Nietautomaten kann verzichtet werden. Die Vorrichtung hält auch Dauerbelastungen und höheren Temperaturen stand, weil die Rastelemente elastisch sind und Kriechspannungen daher vernachlässigbar klein ausfallen. Weiterhin sind die Rastelemente im Kunststoffgehäuse leicht herstellbar, da in dem betreffenden Werkzeug nur einfache Elemente vorgesehen sind, die nur ein reines Auf- und Zu-Werkzeug erforderlich machen, ohne Schieber und dergleichen.
Um eine gute plane Lage der Leiterplatte im Gehäuse sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass im Bereich vorzugsweise, neben den Rastelementen, Auflagerippen am Boden des Gehäuse vorgesehen sind, die die Lage der Leiterplatte in Richtung zum Boden begrenzen.
Die Rastelemente weisen in vorteilhafter Weise an ihren dem Boden abgewandten Enden Rastnasen auf, die in der fertig montierten Lage der Leiterplatte im wesentlichen zum Boden parallele oder annähernd parallele Rastflächen aufweisen und die sich im Anschluss an die Rastflächen vom Boden weg gerichtet verjüngen. Dabei sind die Rastnasen mittels Stege am Boden des Gehäuses befestigt und in Richtung der Ebenen der Rastflächen federnd nachgiebig ausgeführt. Durch diese Ausgestaltung der Rastelemente kann die Leiterplatte einfach und sicher in das Gehäuse eingelegt werden, wobei die Rastnasen durch ihre Verjüngungen und ihre elastische Anbindung am Boden des Gehäuse sich zueinander verbiegen und nach Durchtritt durch die Öffnung am Rand der Öffnung einrasten. Dabei sind vorzugsweise je zwei Rastelemente mit entgegengerichteten Rastnasen für je eine Öffnung in der Leiterplatte vorgesehen, so dass diese ohne Kraftentfaltung in der Leiterplattenebene sich gegeneinander abstützen und gegeneinander abgestützt einrasten.
Die Öffnungen für die Rastelemente in der Leiterplatte können verschieden ausgeführt sein. Sie können rund oder oval oder eckig aber auch als Langlöcher ausgeführt sein, wobei die Rastelemente und/oder die Rastnasen den Öffnungen angepasst sind. Dabei sollte insbesondere die Form der Verjüngungen den Öffnungen angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abstand der Rastflächen zu den Auflagerippen im nicht montierten Zustand der Leiterplatte kleiner ist als die Dicke der Leiterplatte und dass die Stege senkrecht zur Rastflächenebene federnd nachgiebig ausgeführt sind. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Rastele mente nach ihrem Einrasten am Rand der Öffnungen nicht nur eine Verhakung der Leiterplatte am Gehäuse, sondern auch eine Vorspannung der Leiterplatte in Richtung der Auflagerippen bewirken, so dass eine erschütterungs- und geräuschfreie Befestigung der Leiterplatte im Gehäuse gegeben ist. Die Nachgiebigkeit und werkzeugtechnische Entformbarkeit der Rastelement wird insbesondere durch Aussparungen an den Rastelementen und/oder im Boden des Gehäuses erzeugt, wobei die Stege in vorteilhafter Weise L-förmig ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die Rastelemente beziehungsweise Rastnasen in die Öffnungen der Leiterplatte nach ihrem Einlegen in das Gehäuse durch eine Druckausübung auf die Rückseite des Gehäusebodens im Bereich der Stege einhaken und die Leiterplatte zu den Auflagerippen hin ziehen.
Um diese Vorgehensweise zu erleichtern, wird eine Montagevorrichtung zum Einrasten der Rastnasen an der Leiterplatte vorgeschlagen, mit einer Montageplatte, die partielle Erhöhungen in den Bereichen unterhalb der Rastelemente aufweist, durch die die Stege und die Rastnasen bei Belastung der Leiterplatten in Richtung Boden des Gehäuses in die Gegenrichtung verschoben werden und damit in den Öffnungen einrasten. Durch diese einfache Montageplatte ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Leiterplatte ohne weitere Hilfsmittel schnell und zielsicher im Gehäuse zu befestigen und gegenüber dem Boden des Gehäuses zu verspannen. Die Montageplatte braucht nur einen Rand oder einige Vorsprünge aufzuweisen, die die Gehäusewand umgreift oder Fixierstifte, die in entsprechende Öffnungen des Gehäusebodens eingreifen, so dass das Gehäuse so fixiert ist, dass die partiellen Erhöhungen auf die Stege treffen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass am Boden des Gehäuses Fixierelemente angebracht sind, dass die Leiterplatte den Fixierelementen zugeordnete Löcher aufweist und dass bei in das Gehäuse eingelegter Leiterplatte die Fixierelemente in die Löcher ragen. Dabei sind die Fixierelemente in vorteilhafter Weise als Stifte ausgebildet. Durch diese Fixierelemente, die vorzugsweise vom Boden weiter vorstehen als die Rastelemente, wird die Leiterplatte justiert und geführt, bevor diese auf die Rastelemente trifft, so dass die Öffnungen in der Leiterplatte für die Rastelemente auf die Verjüngungen der Rastnasen treffen, ohne dass die Leiterplatte verschoben werden muss. Ein Suchen der Rastelemente durch die Öffnungen und ein Verschieben der Leiterplatte kann daher entfallen.
Vorzugsweise sind mehrere Fixierelemente vorgesehen. Eines der Fixierelemente beziehungsweise einer der Stifte korrespondiert mit einem im wesentlichen passgenauen Loch in der Leiterplatte, wobei die übrigen Fixierelemente beziehungsweise Stifte mit Löchern in der Leiterplatte in Wirkverbindung stehen, die in jeweils einer Richtung als Langloch ausgeführt sind, so dass dieses Fixierelement eine Führung jeweils nur in Querrichtung der Langlöcher bewirkt, während in der Langlochrichtung eine Passgenauigkeit entfallen kann. Es reicht dabei vollständig aus, wenn zwei Fixierelemente vorgesehen sind, die dann eine genaue Lage der Leiterplatte im Gehäuse sicherstellen. In vorteilhafter Weise sind jedoch drei beziehungsweise mehrere Fixierelemente vorgesehen, die mit entsprechenden Rund- beziehungsweise Landlöchern in der Leiterplatte korrespondieren. Auch bei den Fixierelementen können im Bereich derselben, vorzugsweise neben den Fixierelementen, am Boden des Gehäuses Auflageflächen für die Leiterplatte vorgesehen sein, die in Höhe der Auflagerippen der Rastelemente ausgeführt sind, so dass eine verbesserte Planlage der Leiterplatte im Gehäuse sichergestellt ist.
Besondere Bedeutung hat die Erfindung für elektronischen Geräte beim Einsatz in Fahrzeugen. Derartige Geräte sind starken Erschütterungen ausgesetzt, so dass die Leiterplatte zuverlässig am Gehäuse befestigt werden muss, um seine Funktion zu erfüllen. Bei den elektronischen Geräten handelt es sich insbesondere um Module, zum Beispiel Verstärker, für den Rundfunk- und Fernseh empfang in Fahrzeugen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt wäre, ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
1: ein Gehäuse mit Boden und Wand, wobei am Boden Rastelemente und Fixierelemente angeordnet sind,
2: ein Gehäuse entsprechend 1, in dem eine Leiterplatte eingelegt ist,
3: eine Rasteinheit, die zwei Rastelemente und zwei Auflagerippen aufweist,
4: einen Schnitt durch einen Teil einer Leiterplatte, einen Teil eines Bodens und durch zwei Rastelemente, ohne Verrastung der Rastelemente an der Leiterplatte und
5: einen Schnitt gemäß 4 mit zusätzlichem Teilschnitt durch eine Bodenplatte mit einer partiellen Erhöhung und eingerasteter Leiterplatte.
In den 1 und 5 ist, soweit im einzelnen dargestellt, mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, das einen Rand 2 und einen Boden 3 aufweist. Am Boden 3 sind Rastelemente 4, neben den Rastelementen vorgesehene Auflagerippen 5 sowie Fixierelemente 6 und zugeordnete Auflageflächen 7 befestigt. Eine in 2 in das Gehäuse 1 eingelegte Leiterplatte ist mit 8 bezeichnet. Die Leiterplatte 8 weist Öffnungen 13 und Löcher 14 auf. Die Fixierelemente 6 ragen höher vom Boden 3 vor als die Rastelemente 4, so dass die Leiterplatte 8 beim Einlegen in das Gehäuse 1 mit ihren Löchern 14 zunächst mit den Fixierelementen 6 zusammentrifft, wobei diese die Führung der Leiterplatte 8 übernehmen. Ein Loch 14 ist dem zugeordneten Fixierelement 6 angepasst, so dass es die Leiterplatte genau führt, während die übrigen beiden Löcher 14 als Langlöcher ausgeführt sind, wodurch ein leichteres Einlegen der Leiterplatte ermöglicht wird.
Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, weist jedes Rastelement 4 zwei Stege 9 auf, zwischen denen Aussparungen vorgesehen ist. Da die Aussparungen bis in den Boden 3 reichen, haben die Stege eine im wesentlichen L-förmige Gestalt. Am Ende zweier Stege 9 ist je eine Rastnase 10 vorgesehen, die eine im wesentlichen zum Boden parallele oder annähernd parallele Rastfläche aufweist. Die Rastnasen 10 haben weiterhin eine Verjüngung 12, die im wesentlichen von der Rastfläche 11 ausgeht und vom Boden 3 weg ausgeführt ist. Treffen zwei Verjüngungen 12 zweier Rastelemente 4 auf den Rand einer Öffnung in der Leiterplatte 8, so werden die Rastelemente zusammengedrückt, bis die Nasen teilweise oder vollständig, wie in 4 dargestellt, in eine Öffnung 13 in der Leiterplatte hineinragen.
In 5 ist dargestellt, dass als Montagehilfe unterhalb des Bodens 3 eine Montageplatte 15 angeordnet ist, die partielle Erhöhungen 16 aufweist. Die Montageplatte 15 ist so gegenüber dem Gehäuse, zum Beispiel über den Rand 2 des Gehäuses 1 oder über Zentrierstifte in der Montageplatte, die in entsprechende Öffnungen im Boden des Gehäuses eingreifen, geführt, dass die partiellen Erhöhungen 16 unterhalb der Stege angeordnet sind. Wird nun auf die Leiterplatte 8 im Bereich der Öffnungen 13 ein leichter Druck ausgeübt, so verschieben sich die Stege 9 und damit die Rastelemente 4 aufgrund ihrer Elastizität in Richtung Leiterplatte 8 und rasten in den Öffnungen 13 ein. Dadurch wird eine sichere und exakte Lage der Leiterplatte im Gehäuse bewirkt.

1: Gehäuse
2: Rand
3: Boden
4: Rastelemente
5: Auflagerippen
6: Fixierelemente
7: Auflageflächen
8: Leiterplatte
9: Stege
10: Rastnasen
11: Rastflächen
12: Verjüngungen
13: Öffnungen
14: Löcher
15: Montageplatte
16: partielle Erhöhungen

Claims

Gehäuse (1), wobei am Gehäuse (1) Rastelemente (4) befestigt sind, die eine in dem Gehäuse zu befestigende Leiterplatte (8) hintergreifen, wobei die Rastelemente (4) am Boden (3) des Gehäuse (1) befestigt sind, die Leiterplatte (8) den Rastelementen (4) zugeordnete Öffnungen (13) aufweist und die Rastelemente (4) an den Rändern der Öffnungen (13) die Leiterplatte (8) in ihrer fertig montierten Lage hintergreifen, wobei weiterhin im Bereich der Rastelemente (4) Auflagerippen (5) am Boden (3) des Gehäuses (1) vorgesehen sind, die die Lage der Leiterplatte (8) in Richtung zum Boden (3) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (4) an ihren dem Boden (3) abgewandten Enden Rastnasen (10) aufweisen, die in der fertig montierten Lage der Leiterplatte (8) im wesentlichen zum Boden (3) parallele oder annähernd parallele Rastflächen (11) aufweisen und die sich im Anschluss an die Rastflächen (11) vom Boden (3) weg gerichtet verjüngen und die Rastnasen (10) mittels Stegen (9) am Boden (3) des Gehäuses (1) befestigt sind und dass die Stege (9) in Richtung der Ebenen der Rastflächen (11) federnd nachgiebig ausgeführt sind.
Gehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Rastelemente (4) mit entgegengerichteten Rastnasen (10) für je eine Öffnung (13) in der Leiterplatte (8) vorgesehen sind.
Gehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (13) für die Rastelemente (4) in der Leiterplatte (8) rund oder oval oder eckig oder als Langlöcher ausgebildet sind und dass die Rastelemente (4) und/oder Rastnasen (10) den Öffnungen (13) angepasst sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Rastflächen (11) zu den Auflagerippen (5) im nicht montierten Zustand der Leiterplatte (8) kleiner als die Dicke der Leiterplatte (8) ist und dass die Stege (9) senkrecht zu den Ebenen der Rastflächen (11) federnd nachgiebig ausgeführt sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Stege (9) und der Rastnasen (10) Aussparungen an den Rastelementen (4) und/oder im Boden (3) des Gehäuses (1) vorgesehen sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9) L-förmig ausgebildet sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden (3) des Gehäuses (1) Fixierelemente (6) angebracht sind, dass die Leiterplatte (8) den Fixierelementen (6) zugeordnete Löcher (14) aufweist und dass bei in das Gehäuse (1) eingelegten Leiterplatte (8) die Fixierelemente (6) in die Löcher (14) ragen.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (6) als Stifte ausgebildet sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Loch (14) in der Leiterplatte (8) dem Querschnitt des zugeordneten Fixierelements (6) angepasst ausgebildet ist.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest je ein weiteres Loch (14) in einer Richtung der Leiterplatte (8) und in einer dazu senkrechten Richtung der Leiterplatte (8) zu Langlöchern verlängert sind.
Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fixierelemente (6), vorzugsweise neben den Fixierelementen (6), am Boden (3) des Gehäuses (1) Auflageflächen (7) für die Leiterplatte (8) vorgesehen sind, die etwa in Höhe der Auflagerippen (5) angeordnet sind.
Montagevorrichtung zum Einrasten von Rastnasen (10) an einer Leiterplatte (8) eines Gehäuses, gekennzeichnet durch eine Montageplatte (15), die partielle Erhöhungen (16) in den Bereichen unterhalb der Rastelemente (4) aufweist, die die Stege (9) und die Rastnasen (10) bei Belastung der Leiterplatte (8) in Richtung des Bodens (3) des Gehäuses (1) in die Gegenrichtung verschieben.