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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines Gerätes mit mindestens einer integrierten Elektronikbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Häufig werden derartige Elektronikbaugruppen mittels Leiterplatten, auf welchen diese Baugruppen angebracht sind, in Geräten, wie beispielsweise einer Hydraulikpumpe, angeordnet. Die Leiterplatten benötigen sowohl eine elektrische Verbindung ihrer Anschlussstellen zu weiteren Anschlussstellen, die in oder an dem Gehäuse angebracht sind, um eine Stromversorgung der elektronischen Baugruppe oder eine Signalversorgung sicherzustellen, als auch eine mechanische Befestigung dieser Leiterplatten innerhalb derartiger Geräte.
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Bisher werden derartige Leiterplatten mittels separater Schrauben an dem Gehäuse des Gerätes selber befestigt, möglicherweise durch ein Verschrauben der Leiterplatten von oben gegenüber einem Untergrund des Gerätegehäuses, in dem die Schrauben über Durchgangsöffnungen der Leiterplatte hindurch bis zu den entsprechenden Verbindungsstellen zum Verschrauben, die an dem Gehäuse angeordnet sind, hindurchreichen.
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Dies hat nachteilhaft zur Folge, dass derartige Schrauben zusätzlichen Platz auf den Leiterplatten, bedingt durch deren Schraubenköpfe und die Durchgangsöffnung, einnehmen, woraus sich sogenannte Sperrbereiche bzw. Sperrflächen auf den Leiterplatten ergeben, in denen die Anbringung von elektronischen Baugruppen nicht möglich ist. Dies führt zu einem erhöhten Platzbedarf an Leiterplattenfläche. Zusätzlichen Platzbedarf benötigen auch Anschlüsse, die die elektronische Verbindung zu der Leiterplatte und die Stromversorgung herstellen sollen. Diese Anschlüsse müssen ebenso auf der Leiterplatte angebracht sein. Hierdurch müssen üblicherweise derartige Leiterplatten eine größere Fläche aufweisen als für die Anbringung der eigentlichen Elektronikbaugruppe/Elektronikbaugruppen nötig wäre.
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US 6 128 197 A offenbart eine Vorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse, einer Leiterplatte und einer Verbindung, die sowohl eine mechanische Befestigung als auch eine elektrische Verbindung darstellt.
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US 2004 / 0 196 637 A1 beschreibt eine Vorrichtung von Leiterplatten innerhalb eines Computergehäuses.
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DE 92 14 673 U1 zeigt ein Gehäuse für Leiterplatten, welches eine Leiterplatte und zwei Gehäuseteile umfasst.
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EP 0 558 712 B1 beschreibt die Anordnung einer Wärmeleitplatte an einer Leiterplatte.
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Demzufolge ist es Aufgabe der Erfindung, für die Befestigung von Leiterplatten mit Elektronikbaugruppen innerhalb eines Gehäuses oder an dem Gehäuse eines Gerätes eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die einen verringerten Platzbedarf der Leiterplattenbefestigung und elektrischer/elektronischer Verbindung der Leiterplatte auf dem Gehäuse und deren Anschlüsse herbeiführt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Gerät, gegebenenfalls mit Gehäuse, eine Vorrichtung zum Verbinden des Gerätes mit mindestens einer der integrierten Elektronikbaugruppen zur Verfügung gestellt wird, die mittels mindestens eines Verbindungsbauteiles mit einer Stromquelle elektrisch verbunden ist und zudem mittels des Verbindungsbauteiles die Elektronikbaugruppe mit dem Gerät mechanisch und gegenüber diesem elektrisch isolierend verbindet. Auf diese Weise wird erreicht, dass zugleich eine Befestigung der Leiterplatte bzw. Platine mit den Elektronikbaugruppen in oder an dem Gehäuse des Gerätes und eine elektrische Kontaktierung zwecks Stromversorgung und Signalübertragung mit denselben Verbindungsbauteilen erhalten wird. Dies ermöglicht eine Verringerung des Platzbedarfes auf der Leiterplatte und somit eine Reduzierung der notwendigen Leiterplattenfläche innerhalb von Gehäusen derartiger Geräte, welches insbesondere bei kleineren Geräten gerne gesehen wird. Zudem wird hierdurch eine Einsparung bei der Fertigungszeit derartiger Geräte erreicht, denn durch Verwendung derselben Verbindungsbauteile sowohl für die mechanische als auch für die elektrische Befestigungs-/Anschlussherstellung werden automatisch Herstellungszeiten bzw. Fertigungszeiten der Geräte reduziert. Zudem lässt sich hierdurch Material in Form der Verbindungsbauteile einsparen, da diese sowohl für mechanische als auch für elektrische Verbindungen hergenommen werden können.
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Für die mechanische Verbindung umfasst das Verbindungsbauteil mindestens eine Schraube, vorzugsweise eine Mehrzahl an Schrauben, die zur Befestigung einer die Elektronikbaugruppe tragenden Leiterplatte in oder an dem Gerät in ein zapfenartiges Element der Vorrichtung, welche zur Befestigung der Vorrichtung in oder an dem Gerät vorgesehen ist, eingreift. Das Eingreifen der Schraube in jeweils ein zapfenartiges Element, welches Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, ermöglicht vorteilhaft eine gewindeartige Wechselwirkung zwischen dem zapfenartigen Element, welches innenseitig mit einem Gewinde versehen sein kann oder einen Gewindeeinsatz aufweist, mit der Schraube selber und somit eine schnelle mechanische Verbindung.
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Zusätzlich ist für die Herstellung einer elektrischen Verbindung das Verbindungsbauteil mit mindestens einer für die Schraube vorgesehenen Durchgangsöffnung der Leiterplatte durch umfangsseitig durchlaufende elektrische Kontaktanschlüsse ausgestattet. Diese Kontaktanschlüsse können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform jeweils aus einem unterhalb der Leiterplatte angeordneten, die Durchgangsöffnung umgebenden ersten Kontaktring und einen oberhalb der Leiterplatte angeordneten, die Durchgangsöffnung umgebenden zweiten Kontaktring sowie einen die Durchgangsöffnung durchlaufenden Kontaktanteil bestehen. Selbstverständlich kann auch eine andere Aufteilung oder eine andere Ausbildung dieser Kontaktanschlüsse bezüglich der Durchgangsöffnung und der durch die Durchgangsöffnung hindurchlaufenden Schraube realisierbar sein.
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Die Vorrichtung weist vorteilhaft ein plattenartiges Element auf, welches oberseitig die Leiterplatte und unterseitig die zapfenartigen Elemente aufzeigt. Somit kann die Leiterplatte mit den darauf angeordneten Elektronikbaugruppen oberseitig auf dem plattenartigen Element angeordnet werden und Schrauben, die zum Befestigen der Leiterplatte auf dem plattenartigen Element der Vorrichtung als auch Befestigen dieser Vorrichtung gegenüber dem Gehäuse des Gerätes mittels der zapfenartigen Elemente dienen, werden von oben in die Leiterplatte und das plattenartige Element der Vorrichtung hindurch in die zapfenartigen Elemente hineingeschraubt.
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Das plattenartige Element kann auch mittels dreiecksförmiger Querverstrebungen ausgebildet sein, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt wird.
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Die zapfenartigen Elemente weisen außenseitig Einrastvorsprünge auf, um in komplementär ausgebildete Ausnehmungen des Gehäuses des Gerätes eingreifen zu können. Diese zapfenartigen Einrastvorsprünge können nach außen gedrückt werden, indem die Schraube in das zapfenartige Element hineingedreht wird und diese Einrastvorsprünge entsprechend in diese komplementär ausgebildeten Ausnehmungen rasten lässt.
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Innenseitig weisen diese zapfenartigen Elemente vorzugsweise ein Gewinde auf, welches insbesondere in Form eines Gewindeeinsatzes mit der Schraube gewindeartig wechselwirkt und somit ein Eindringen der Schraube in diese Zapfen ermöglicht.
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Vorzugsweise sind die zapfenartigen Elemente aus Kunststoff und somit elektrisch isolierend.
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Dies trifft im Übrigen auch auf das plattenartige Element der Vorrichtung zu.
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Die Leiterplatte ist unterseitig zumindest teilweise mit einer Wärmeleitplatte ausgestattet, um die entsprechende Erwärmung der Leiterplatte aufgrund des Betriebes der Elektronikbauteile abzuführen.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nicht nur eine Platzersparnis auf der Leiterplatte erreicht werden oder die Fertigungszeit bei der Herstellung reduziert werden, sondern auch eine Vorfixierung der Elektronikbaugruppen der zusätzlichen Elemente erfolgen. Dies geschieht, indem eine auf der Leiterplatte angeordnete Baugruppe zuerst in die Vorrichtung eingeführt wird, welche anschließend gegenüber dem Gehäuse des Gerätes befestigt wird.
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Durch die Verwendung der Schrauben ist die Verwendung bestehender elektrischer Bauteile möglich, die zugleich zur mechanischen Befestigung dienen können. Dies entspricht einer Doppelverwendung.
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Zudem ist ein Handling-Schutz für die Elektronikbaugruppen während der Herstellung des Gerätes ermöglicht, da diese innerhalb der Vorrichtung angebracht sind.
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Ein optimierter Anpressdruck im Bereich der zu erwärmenden Elektronikbauteile kann mittels des oben dargestellten stetig ausgebildeten Wärmepads doch zu einer Verlustleistungsreduzierung führen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
- 1 in einer aufgeschnittenen Darstellung das Gehäuse eines Gerätes mit der darin eingesetzten Leiterplatte und einer darauf angeordneten Elektronikbaugruppe sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung in aufgeschnittener, perspektivischer Form;
- 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung von schräg oben;
- 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung von schräg unten;
- 4 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Verbindungsbauteil im Querschnitt; und
- 5 eine vergrößerte Darstellung eines Verbindungsbauteiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist in einer Querschnittdarstellung ein rundlich ausgebildetes Gehäuse eines Gerätes 1 wiedergegeben, welches eine zentrale Welle 2 aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 besteht aus Kunststoff und ist ebenso rundlich ausgebildet in Form einer Kreisscheibe. Innerhalb dieser Vorrichtung 3 mit einem seitlich umlaufenden Rand ist eine Leiterplatte 4 angeordnet, auf der zahlreiche elektronische Bauteile in Form einer Elektronikbaugruppe 5 angeordnet sind.
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Mittels insgesamt drei Schrauben 6a, 6b und 6c wird die Vorrichtung zusammen mit der Leiterplatte auf oder in dem Gehäuse des Gerätes fixiert.
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Jede Schraube 6a, 6b und 6c greift mittels rastförmiger Elemente in eine komplementär ausgebildete Ausnehmung 7a des Gehäuses des Gerätes ein.
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Die Vorrichtung kann mittels Schnappverschlüssen, die seitlich an dem Rand der Vorrichtung 3 angeordnet sind, die Leiterplatte einrastend aufnehmen. Diese Schnappverschlüsse 8 ermöglichen, dass die Leiterplatte auf einfache Art und Weise bereits im Voraus oder gegebenenfalls im Nachhinein in der Vorrichtung fixiert wird, welche anschließend oder schon zuvor gegenüber dem Gehäuse des Gerätes fixiert worden ist.
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In 2 wird in einer perspektivischen schrägen Draufsicht die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung 3 besteht aus einem seitlich umlaufenden Rand und den bereits erwähnten Rastvorsprüngen 8. Jede Schraube 6a, 6b und 6c ist mit entsprechenden Kontaktelementen 9a, 9b und 9c unterlegt und kann somit sowohl eine mechanische Befestigungsfunktion übernehmen als auch eine elektronische Kontaktierung.
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In 3 ist in einer schrägen Unteransicht die erfindungsgemäße Vorrichtung wiedergegeben. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass die Vorrichtung innenseitig und unterseitig Dreiecke bildende Querverstrebungen 12 aufweist, in denen die Rastzapfen 10a, 10b und 10c nach unten strebend angeordnet sind. Die Rastzapfen 10a, 10b und 10c können entsprechende Schrauben 6a, 6b und 6c von oben kommend aufnehmen. Die Querverstrebungen 12 sind an einem außen umlaufenden Ring 12a befestigt, wie der Darstellung gemäß 3 deutlich zu entnehmen ist.
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In 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nochmals in einer Ausschnittdarstellung wiedergegeben. Dieser Darstellung kann deutlich entnommen werden, dass die Verbindungsbauteile unter anderem eine Schraube 13 aufweisen, welche aus einem Schraubenkopf 13a und einem Schraubenschaft 13b besteht. Der Schraubenschaft 13b weist ein Gewinde auf, welches in komplementär ausgebildete Gewindedarstellungen innerhalb des zapfenartigen Elementes eingreift.
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Das zapfenartige Element wird mit den Einrastvorsprüngen 10d und 10e nach außen innerhalb einer Ausnehmung gedrückt, um einrastend zu wirken. Dieses nach-außen-Drücken geschieht durch das Ende der Schraube des Schraubenschaftes 13b.
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Wiederum sind deutlich die Leiterplatte 4, die Vorrichtung 3 sowie die Ausnehmungen 15 zu sehen, wobei die Ausnehmungen 15 dazu dienen, elektrische Bauteile inklusive Vibrationsaufnahmen für vibrationsgefährdete Bauteile aufzunehmen.
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In 5 wird in einer vergrößerten Darstellung das Verbindungsbauteil nochmals dargestellt. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass neben dem Schraubenkopf 13a und dem Schraubenschaft 13b ein Abschnitt 13c der Schraube existiert, der die Aufgabe hat, die Einrastzapfen 10d und 10e auseinanderzuhalten, solange sie sich innerhalb der Ausnehmung 7a des Gehäuses des Gerätes 1 befinden.
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Zugleich sind die Kontaktierungselemente 17, 18 und 19 wiedergegeben, die dazu dienen, einen elektrischen und elektronischen Kontakt zwischen der Unterseite der Leiterplatte und der Oberseite, an der mittels der Schraube ein elektrischer Kontakt zu einem Stromanschluss hergestellt werden kann, herzustellen. Ein die Durchgangsöffnung 14 durchlaufender Kontaktierungsanteil 17a kann umlaufend bezüglich der Durchgangsöffnung sein.
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Zusätzlich kann ein Gewindeeinsatz 16 angeordnet sein, der anstelle eines Gewindes innerhalb des rastförmigen Elementes oder zusätzlich, vorzugsweise aus Metall, vorhanden sein kann, um die Schraube gewindeartig festzuhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse eines Gerätes, Gerät
- 2
- zentrale Welle
- 3
- erfindungsgemäße Vorrichtung, Verbindungsbauteil
- 4
- Leiterplatte
- 5
- Elektronikbaugruppe
- 6a
- Schraube, Verbindungsbauteil
- 6b
- Schraube, Verbindungsbauteil
- 6c
- Schraube, Verbindungsbauteil
- 7a
- Ausnehmung
- 8
- Schnappverschlüsse, Rastvorsprünge
- 9a
- Kontaktelement
- 9b
- Kontaktelement
- 9c
- Kontaktelement
- 10a
- Rastzapfen, Verbindungsbauteil
- 10b
- Rastzapfen, Verbindungsbauteil
- 10c
- Rastzapfen, Verbindungsbauteil
- 10d
- Einrastvorsprung, Einrastzapfen, Verbindungsbauteil
- 10e
- Einrastvorsprung, Einrastzapfen, Verbindungsbauteil
- 11
- Wärmeleitplatte
- 12
- plattenartiges Element
- 12a
- plattenartiges Element, umlaufender Ring
- 13
- Schraube
- 13a
- Schraubenkopf, Verbindungsbauteil
- 13b
- Schraubenschaft, Verbindungsbauteil
- 13c
- Schraube, Abschnitt, Verbindungsbauteil
- 14
- Durchgangsöffnung
- 15
- Ausnehmungen
- 16
- Gewindeeinsatz
- 17
- Kontaktierungselement, Kontaktanstoß, Kontaktring
- 17a
- Kontaktierungsanteil
- 18
- Kontaktierungselement, Kontaktanstoß, Kontaktring
- 19
- Kontaktierungselement, Kontaktanstoß
