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Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Elektronische Schaltungen werden auf Trägersubstraten ausgebildet, beispielsweise auf einer Standard-Leiterplatte aus FR4-Material.
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Zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen, beispielsweise dem Kontakt mit Medien oder dem Einwirken von mechanischen Kräften, sind die entsprechenden Schaltungsträger innerhalb eines Gehäuses aufgenommen und dort befestigt. Eine Befestigung erfolgt beispielsweise, indem der Schaltungsträger mittels Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, mit einem Gehäuseteil fest verbunden wird. Die Befestigung ist dabei in der Regel toleranzbehaftet, so dass die Lageposition des Schaltungsträgers nicht eindeutig festgelegt ist.
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Zur Lagepositionierung eines Schaltungsträgers ist es bekannt, Zentrierstifte vorzusehen, die in Aussparungen des Schaltungsträgers berührend eingreifen. So zeigt beispielsweise die Schutzrechtsschrift
DE3738545 C2 eine mit einem Schaltungsträger elektrisch kontaktierte Messerleiste. Zur lagegenauen Kontaktierung weist die Messerleiste seitlich zwei Zentrierstifte auf, die durch Eingreifen in Öffnungen des Schaltungsträgers diesen vor dem Kontaktieren in seiner Lageposition zur Messerleiste lagegenau ausrichtet. Durch die hierfür erforderlichen Öffnungen in dem Schaltungsträger ist eine entsprechende Bestückungsfläche des Schaltungsträgers reduziert.
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Offenbarung der Erfindung Vorteile
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lagepositionierung eines Schaltungsträgers innerhalb eines aufnehmenden Gehäuses sicherzustellen unter Beibehaltung einer hohen Bestückfläche.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
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Ausgegangen wird von einer elektronischen Vorrichtung umfassend ein Gehäuse und einen im Gehäuse aufgenommenen Schaltungsträger. Dabei ist eine Positionslage des Schaltungsträgers innerhalb des Gehäuses mittels eines in eine Öffnung des Schaltungsträgers berührend eingreifenden Zentrierelementes in zumindest einer Raumrichtung festgelegt. Ferner ist innerhalb des Gehäuses zumindest ein Anschraubdom mit einem Innengewinde angeordnet. Der Anschraubdom ist derart ausgebildet, Elemente innerhalb des Gehäuses ortsfest zu halten, beispielsweise den Schaltungsträger. Der Anschraubdom ist dabei nun zusätzlich als das Zentrierelement ausgebildet, welcher an seiner Außendomfläche radial beabstand zum Innengewinde eine Zentriergeometrie aufweist. In vorteilhafter Weise wird eine bereits vorgesehene Verschraubungsöffnung innerhalb des Schaltungsträgers dazu genutzt, zusätzlich die Funktion einer Lagepositionierung des Schaltungsträgers zu erwirken. Auf diese Weise können an anderen Stellen des Schaltungsträgers bisher vorgesehene Zentrieröffnungen für einen Zentrierstift entfallen, wodurch dann zusätzliche Bestückungsfläche auf dem Schaltungsträger frei wird. Anstelle der Zentrierstifte weisen nunmehr die Anschraubdome die entsprechende Zentriergeometrie auf. Die Zentriergeometrie ist an einem Anschraubdom sehr einfach an dessen Außendomflächen funktionsgleich zu übertragen und auszubilden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung möglich.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung umfasst das Gehäuse zur Aufnahme des Schaltungsträgers zumindest zwei miteinander verschließbare Gehäuseteile. Dabei ist dann an zumindest einem der Gehäuseteile der Anschraubdom abstehend zu einer Gehäuseinnengrundfläche ausgebildet. Auf diese Weise kann der Schaltungsträger sehr einfach in einem der Gehäuseteile eingelegt und mittels des zumindest eines Anschraubdomes in seiner Lage definiert angeordnet werden. Die Lageposition des Schaltungsträgers kann durch das Eingreifen von mindesten zwei Anschraubdomen mindestens in einer Ebene ganz genau festgelegt werden.
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Vorteilhaft sind die zumindest zwei Gehäuseteile mittels des zumindest eines Anschraubdomes zum Verschließen miteinander verschraubbar. Hierbei sind in einem geschlossenen Zustand des Gehäuses beispielsweise eine Abschlussfläche des zumindest eines Anschraubdomes in dem einen Gehäuseteil einer Verschraubungsöffnung gegenüberliegend, die in dem anderen Gehäuseteil ausgebildet ist. Beide Gehäuseteile können dann mittels einer Schraube miteinander verschraubt werden, indem diese durch die eine Verschraubungsöffnung in das Innengewinde des einen Anschraubdomes eingreift. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eines der Gehäuseteile mit einem Befestigungsort der elektronischen Vorrichtung verschraubbar. Beispielsweise kann ein solcher Befestigungsort das Chassis eines Kraftfahrzeuges sein, beispielsweise innerhalb eines Motorraumes.
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Das Innengewinde des zumindest eines Anschraubdomes kann grundsätzlich als Sacklochgewinde ausgebildet sein. Zum Verschrauben mit einem weiteren Gehäuseteil ist dieses dann beispielsweise zum Gehäuseäußeren hin verschlossen. Zum Verschrauben mit einem Befestigungsort ist es dagegen beispielsweise zum Gehäuseinneren hin verschlossen ist. Insgesamt können auf diese Weise Eintrittsöffnungen für flüssige oder gasförmige Medien vermieden werden.
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In einer Weiterbildung der elektronischen Vorrichtung weist die Zentriergeometrie eine zu einer Mittelachse der zusammenwirkenden Öffnung des Schaltungsträgers konisch verlaufende Zentrierfläche auf. Vorteilhaft ist dadurch ein Einfädeln des Anschraubdomes in die zugeordnete Öffnung des Schaltungsträgers noch vor einem berührenden Eingreifen erleichtert. Ferner kann durch die Konusfläche eine zunehmende Reibkraft erwirkt werden, je stärker die Zentriergeometrie in die Öffnung gedrückt wird. Die Reibkraft kann hierbei vorteilhaft als eine anhaltende Haltekraft zum ortsfesten Halten des Schaltungsträger in seiner festgelegten Lageposition genutzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung weist die Zentriergeometrie zumindest zwei Zentrierstege auf, die von der Außendomfläche abstehen. Auf diese Weise wird beim Eingreifen der Zentriergeometrie in die Öffnungen des Schaltungsträgers die Berührfläche auf die Zentrierstege reduziert. Dadurch erhöht sich eine Flächenpressung, die im Bereich der Zentrierstege konzentriert ist. Durch die erhöhte Flächenpressung kann eine Haltefunktion des Anschraubdomes weiter erhöht werden. Dies kann auch daraus resultieren, das die Zentrierstege im berührenden Bereich der Öffnungen in den Schaltungsträger plastisch leicht eindringen und sich dadurch verkeilen. Bevorzugt sind dabei die Zentrierstege winkel- und/oder rotationssymmetrisch um eine Mittelachse des Anschraubdomes angeordnet. Dadurch kann zum einen die Zentrierwirkung verbessert werden. Zum anderen wird eine räumlich ausgeglichene Belastung innerhalb der Öffnung des Schaltungsträgers erreicht.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung in Hinblick auf eine einfache und genaue Lagezentrierung des Schaltungsträgers zeigt sich darin, dass der Anschraubdom in Schnitten senkrecht zu seiner Mittelachse einen kreisrunden oder einen ovalen Schnittquerschnittsverlauf aufweist.
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Vorteilhaft ist eine Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung, bei welcher der Schaltungsträger eine kreisrunde und eine ovale Öffnung aufweist. Diese sind zueinander beabstandet angeordnet. Dabei greift dann jeweils ein Anschraubdom zentrierend in eine der Öffnungen ein mit einer jeweils zur Öffnung korrespondierenden Zentriergeometrie. Hierbei wird das Prinzip eines Festlagers und eines Loslagers umgesetzt. Das Loslager weist dabei noch einen Freiheitsgrad in der Ebene auf.
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In einer Weiterbildung der elektronischen Vorrichtung durchdringt im geschlossenen Zustand des Gehäuses der zumindest eine Anschraubdom die Öffnung im Schaltungsträger vollständig. Ferner schließt dieser zusätzlich mit diesem eben ab oder steht über diesen noch hinaus. Insgesamt ist dadurch die Zentrierwirkung des Anschraubdomes immer sichergestellt. Zusätzlich kann gegen die Abschlussfläche des Anschraubdomes gegen Block verschraubt werden, beispielswese das andere Gehäuseteil.
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In einer besonderen Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung ist im geschlossenen Zustand des Gehäuses ein dem Anschraubdom zugewandtes Andrückelement innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dieses bringt bzw. hält den Schaltungsträger zumindest im Bereich der mit dem Anschraubdom zusammenwirkenden Öffnung kraftbeaufschlagt in Anlagenkontakt mit der Zentriergeometrie des Anschraubdomes. Das Andrückelement kann hierbei beispielsweise als eine Hülse ausgebildet sein, die den vom Schaltungsträger abstehenden Teil des Anschraubdomes im geschlossenen Zustand des Gehäuses aufnehmen kann. Zusätzlich ist die Hülse beispielsweise an einer Anschraubfläche koaxial um eine Verschraubungsöffnung im anderen Gehäuseteil abstehend mit ausgebildet. Die Anschraubfläche wird dabei auf Block mit der Abschlussfläche des zugeordneten Anschraubdomes verschraubt. Zeitgleich wird über das angeformte Andrückelement in Form einer Hülse der Schaltungsträger im Bereich der Öffnung in die Zentriergeometrie des Anschraubdomes kraftbeauftschlagt reingedrückt.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
- 1: eine elektronische Vorrichtung mit geöffneten Gehäusedeckel in einer perspektivischen Darstellung,
- 2a: eine beispielhafte Ausführung eines Anschraubdoms mit einer Zentriergeometrie an seiner Außendomfläche in einer perspektivischen Darstellung,
- 2b: eine beispielhafte Ausführung eines ovalen Anschraubdomes mit zwei Zentrierstegen an seiner Außendomfläche in einer Draufsicht,
- 2c: der runde Anschraubdom aus 2a in einer Draufsicht,
- 3: einen Ausschnitt einer elektronischen Vorrichtung mit geschlossenem Gehäuse in einer seitlichen Schnittdarstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind funktional gleiche Bauelemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In der 1 ist eine beispielhafte Ausführung einer elektronischen Vorrichtung 100 mit einem geöffneten Gehäusedeckel 10.1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Dabei ist in einem Gehäuseboden 10.2 ein Schaltungsträger 20 aufgenommen. Der Schaltungsträger 20 weist beispielsweise mehrere elektrische und/oder elektronische Bauelemente 30 auf, welche unter Ausbildung einer elektronischen Schaltung 25 mit einer Leiterstruktur 21 elektrisch verbunden sind. Der Gehäusedeckel 10.1 und der Gehäuseboden 10.2 können miteinander verschraubt werden und bilden dabei zusammen das Gehäuse 10 der elektronischen Vorrichtung 100 aus. Zum Verschrauben weisen beide Gehäuseteile 10.1, 10.2 korrespondierende Verschraubungselemente 12 auf. So sind beispielsweise im Randbereich des Gehäusebodens 10.2 Verschraubauflagelfächen 12.2 ausgebildet, auf welche der Schaltungsträger 20 mit seinem Randbereich partiell aufliegt. Die Verschraubauflagelfächen 12.2 weisen ferner ein Innengewinde 13 auf, welches zur Verschraubauflagelfächen 12.2 offensteht. Oberhalb des Innengewindes 13 sind im Schaltungsträger 20 korrespondierende Befestigungsöffnungen 23 ausgebildet, die im Wesentlichen koaxial zum jeweiligen Innengewinde 13 angeordnet sind. Ferner weist auch der Gehäusedeckel 10.1 Schrauböffnung 12.1 auf, welche bei geschlossenem Gehäuse 10 im Wesentlichen koaxial zum entsprechenden Innengewinde 13 bzw. zu der entsprechenden Befestigungsöffnung 23 angeordnet ist. Eine Verschraubung der beiden Gehäuseteile 10.1., 10.2 erfolgt dann beispielweise dadurch, dass eine Schraube (nicht dargestellt) durch die Schrauböffnung 12.1 des Gehäusedeckels 10.1 und durch die Befestigungsöffnung 23 in dem Schaltungsträger 20 hindurch in das Innengewinde 13 der Verschraubauflagelfächen 12.2 eingreift. Beim Verschrauben kann beispielsweise ein Randbereich des Gehäusedeckels 10.1 umlaufend oder nur partiell auf dem Randbereich des Schaltungsträgers 20 aufliegen und den Schaltungsträger 20 im Bereich der Verschraubauflagelfächen 12.2 einklemmen.
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Der Gehäuseboden 10.2 weist ferner noch zwei zueinander beabstandete Anschraubdome 15 mit jeweils einem Innengewinde 16 auf. Ein solcher Anschraubdom 15 steht bevorzugt zu einer Gehäuseinnengrundfläche ab. Mittels der Anschraubdome 15 kann der Gehäuseboden 10.2 bzw. das Gehäuse 10 beispielsweise mit einem Befestigungsort 40 der elektronischen Vorrichtung verschraubt werden, beispielsweise mit dem Chassis eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeuges. Alternativ können die Anschraubdome 15 auch anstelle der Verschraubauflagelfächen 12.2 - wie noch zur 3 in einer alternativen Ausführung näher ausgeführt - zum Verschrauben beider Gehäuseteile 10.1, 10.2 verwendet werden.
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Die Anschraubdome 15 weisen auf ihrer jeweiligen Außendomfläche eine Zentriergeometrie Z auf. Diese weist insbesondere eine konisch verlaufende Zentrierfläche ZF auf. Die Zentrierfläche ZF kann hierbei auf Zentrierstegen ZS ausgebildet sein, die von der Außendomfläche abstehen.
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In der 2a ist eine beispielhafte Ausführungsform eines im Schnittquerschnitt runden Anschraubdomes 15 gezeigt. Dieser weist weiter beispielhaft vier abstehende Zentrierstege ZS auf, welche winkel- und/oder rotationssymmetrisch um eine Mittelachse M des Anschraubdomes 15 an dessen Außendomfläche angeordnet sind. Die 2c zeigt den Anschraubdom 15 in dieser Ausführung in einer Draufsicht.
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In der 2b ist ferner eine andere beispielhafte Ausführungsform eines im Schnittquerschnitt ovalen Anschraubdomes 15 gezeigt. Dieser weist dabei beispielhaft nur zwei abstehende Zentrierstege ZS auf, welche zueinander gegenüberliegend an der Außendomfläche ausgebildet sind.
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Die in der 1 beschriebene elektronischen Vorrichtung 100 weist beispielsweise jeweils einen Anschraubdom 15 gemäß der 2b und einen Anschraubdom 15 gemäß der 2c auf. Der runde Anschlagdom 15 erfüllt dabei die Funktion eines Festlagers, während der ovale Anschlagdom 15 die Funktion eines Loslagers übernimmt. Beim Einlegen des Schaltungsträgers 20 in den Gehäuseboden 10.2 werden die Anschraubdome 15 in die korrespondierenden Befestigungsöffnungen 23 (oval bzw. rund) eingefädelt, bis diese jeweils zentrierend und berührend in die Befestigungsöffnungen 23 eingreifen. Dabei wird die Lageposition des Schaltungsträgers 20 im Raum x-y-z festgelegt, wobei der ovale Anschraubdom 15 als Festlager noch einen toleranzausgleichenden Freiheitsgrad beispielsweise in x-Richtung aufweist. Durch eine Kraftbeaufschlagung in Richtung der Mittelachse M können die Zentrierstege ZS der Anschraubdome 15 auch plastisch in die Befestigungsöffnungen 23 des Schaltungsträger 20 eindringen und sich dadurch in diesen haltend verkeilen.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt einer beispielhaften Ausführung einer elektronischen Vorrichtung 100 mit geschlossenem Gehäuse 10 in einer seitlichen Schnittdarstellung im Bereich eines Anschraubdomes 15. Der Anschraubdom 15 durchdringt dabei die Befestigungsöffnung 23 innerhalb des Schaltungsträgers 20 vollständig und steht über diese hinaus ab. Ferner sind der Gehäusedeckel 10.1 und der Gehäuseboden 10.2 mittels einer Schraube 50 miteinander verschraubt. Koaxial zum Innengewinde 16 weist der Gehäusedeckel 10.1 eine Verschrauböffnung 12.1 auf, durch die hindurch die Schraube in das Innengwinde 16 eingreift. Dabei werden eine um die Verschrauböffnung 12.1 befindliche Anschraubfläche auf Block mit einer Abschlussfläche des Anschraubdomes 15 verschraubt. Zur Anschraubfläche abstehend ist dabei ein Andrückelement 18 angeformt, beispielsweise in Form einer Hülse, welches auf den Schaltungsträger 20 im Bereich der Befestigungsöffnung 23 kraftbeaufschlagt aufliegt und dadurch diese in die Zentriergeometrie Z des Anschraubdomes 15 drückt. Gleichzeit wird ein Teil des Anschraubdomes 15 innerhalb des hülsenförmig ausgebildeten Andrückelementes 18 aufgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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