DE19501133C1 - Baugruppe mit einer elektrischen Baueinheit und Verfahren zum Fixieren einer elektrischen Baueinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet elektrischer und elektro­ nischer Baugruppen mit elektrischen Baueinheiten, insbeson­ dere elektrooptischen oder optoelektronischen Koppeleinhei­ ten, die jeweils in einer an ihre Umfangsgeometrie angepaßten Aufnahmeöffnung zentrisch fixiert sind. Derartige Baugruppen finden beispielsweise in der optischen Datenübertragung An­ wendung, wobei Sende- und Empfangskoppeleinheiten für Licht­ wellenleiter-Module in Bohrungen einer Gehäusewand präzise und selbstzentrierend gehalten werden. Je nach Einsatzgebiet kann auch eine dichte Verbindung zwischen der Außenwelt und dem Gehäuseinneren gefordert sein.

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einer elektrischen Baueinheit, die in einer Aufnahmeöffnung zentrisch fixiert ist, und ein Verfahren zum Fixieren einer elektrischen Bau­ einheit in einer Aufnahmeöffnung.

Aus der US-PS 4,880,290 ist eine Faserdurchführung durch eine Gehäusewand bekannt, wobei ein eingegossener Fasermantel zu­ mindest stückweise eine strukturierte Oberfläche hat, um ein mit zunehmender Anzahl von Temperaturzyklen auftretendes ra­ diales Schrumpfen des Fasermantels und die damit verbundene Lockerung im Vergußmittel zu verhindern.

Bei einer bekannten (US-PS 4,792,204) Baugruppe sind zwei optische Baugruppen in U-förmigen Ausnehmungen einer Gehäusewand parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Jede Baugruppe hat eine flanschartige, von einer weichen Material­ schicht umgebene Anschlußbuchse z. B. für einen Lichtwellenleiterstecker. Zur Ver­ meidung toleranzbedingter Abstandsabweichungen werden die Anschlußbuchsen in mittels einer Lehre präzise vorgegebenem Abstand von der offenen Seite her in die U-förmigen Ausnehmungen eingepreßt. Dabei schneiden sich vertikale Rippen aus einem relativ harten Material, die an den seitlichen Wänden der Ausnehmungen aus­ gebildet sind, in die vergleichsweise weiche Materialschicht.

Bei einer aus der EP-A2-0 596 613 bekannten Baugruppe der eingangs genannten Art erfolgt eine Kopplung einer optischen Faser mit einer optoelektrischen Baueinheit innerhalb einer Öffnung in einer Seitenwand des Baugruppengehäuses.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Baueinheit in einer Aufnahmeöffnung selbstzentrierend zu fixieren, wobei vergleichsweise große Toleranzen bezüglich der Abmessungen der Baueinheit und der Aufnahmeöffnung zulässig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Baugruppe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere Rippen ra­ dial in die Aufnahmeöffnung hineinragen und daß die Rippen sich beim axialen Einführen der Baueinheit elastisch oder elastoplastisch verformen und dadurch die Baueinheit fixie­ ren. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die vorzugsweise axial verlaufenden Quetschrippen durch ihre zumindest teilelastische Verformung Radialkräfte auf die Baueinheit ausüben, die diese zentrisch fixieren. Dadurch können relativ große Toleranzen zwischen den Fügepartnern (Baueinheit und Aufnahmeöffnung) ausgeglichen werden. Durch eine relativ leichte Verformbarkeit der Rippen sind trotz großer Toleranzen nur vergleichsweise geringe Unterschiede bei den Einpreßkräften während des Einführens der Baueinheit zu erwarten. Ferner wird vorteilhafterweise bei großen Tole­ ranzen eine übermäßig hohe Materialbelastung der Fügepartner vermieden. Dadurch ist insgesamt eine geringere Fertigungsgü­ te der Fügepartner akzeptabel, so daß kostengünstige, unge­ nauere Fertigungsverfahren anwendbar sind. Insbesondere ist dadurch eine Herstellung eines Gehäuses mit der Aufnahmeöff­ nung im Spritzgußverfahren unter großen Kosteneinsparungen gegenüber einer spanenden Gehäusefertigung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind bei eingeführter Baueinheit zwischen benachbarten Rippen ver­ bleibende Zwischenräume mit einer aushärtbaren oder aushär­ tenden Masse ausgefüllt. Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine dichte Verbindung zwischen den Fügepartnern gewährlei­ stet, so daß insgesamt ein dichter Abschluß des Gehäuseinne­ ren gegenüber der äußeren Umgebung realisierbar ist.

Um die Baueinheit über ein leitendes Gehäuse beispielsweise zur Erdung elektrisch mit dem Gehäuse zu verbinden, sieht ei­ ne bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Rippen aus einem elektrisch leitenden Material bestehen oder metal­ lisiert sind.

Ein Verfahren zum Fixieren einer elektrischen Baueinheit, insbesondere einer elektrooptischen Koppeleinheit, in einer Aufnahmeöffnung, insbesondere in einer Gehäusewand, sieht er­ findungsgemäß vor, daß radial in die Aufnahmeöffnung ragende Rippen ausgebildet werden und daß die Rippen elastisch oder elastoplastisch verformt werden, wenn die Baueinheit in die Aufnahmeöffnung eingeführt wird, wodurch die Baueinheit fi­ xiert wird. Dieses Verfahren erlaubt vergleichsweise große Toleranzen zwischen den Abmessungen der Fügepartner. Das axiale Einführen der Baueinheit ist durch die elastische oder elastoplastische Verformung der Rippen bei annähernd konstan­ ter Einpreßkraft gewährleistet. Durch die Rippen wird die Baueinheit selbsttätig in bezug auf die Aufnahmeöffnung zen­ triert und in dieser ausreichend festgehalten.

Eine fertigungstechnisch bevorzugte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß im Übergangsbereich zwischen einer die Aufnahmeöffnung aufweisenden Gehäusewand und einer angrenzenden Gehäusewand oder dem Gehäuseboden ge­ häuseinnenseitig ein Aufnahmeraum gebildet wird, daß eine Vergußmasse zunächst in den Aufnahmeraum eingebracht wird und daß das Gehäuse anschließend derart verschwenkt wird, daß die Vergußmasse aus dem Aufnahmeraum zur Aufnahmeöffnung läuft. Bei dieser Verfahrensausgestaltung steht ein vergleichsweise großer Applikationsraum für die Vergußmasse zur Verfügung, so daß die Vergußmasse von ungeübtem Personal oder mit einer einfachen relativ ungenauen Vorrichtung applizierbar ist. Durch das Verschwenken des Gehäuses läuft die Vergußmasse an­ schließend zur Aufnahmeöffnung und füllt bei eingeführter Baugruppe zwischen benachbarten Rippen verbleibende Zwi­ schenräume aus. Dies ist insbesondere bei einer von dem Ge­ häuseinnenraum schwer zugänglichen Anordnung der Aufnahmeöff­ nung vorteilhaft. Bevorzugt wird der Aufnahmeraum nutförmig ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Baugruppe,

Fig. 2 und 3 eine fixierte Baueinheit und

Fig. 4 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Baugruppe.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Baugruppe ein Gehäuse 1, das von ei­ nem Gehäusekörper 1a und einem Gehäusedeckel 1b gebildet ist. An einer Kopplungsstirnseite 2 weist eine stirnseitige Gehäu­ sewand 4 Anschlußflansche 5a, 5b mit je einer Aufnahmeöffnung 6, 8 auf. In die Aufnahmeöffnungen ragen jeweils mehrere axial verlaufende Rippen 10, 12 hinein. Durch die Rippen wer­ den die Aufnahmeöffnungen 6, 8 in ihrer lichten Weite auf ei­ nen Durchmesser verengt, der geringer als der Außendurchmes­ ser hülsenartiger Kopplungsbuchsen 14, 16 zweier elektrischer Baueinheiten 20, 22 sind. Die Baueinheiten 20, 22 sind als elektrooptische bzw. optoelektronische Koppeleinheiten einer Wandlerbaugruppe (elektrooptisches Modul oder Transceiver) ausgebildet. Die Baueinheiten sind in einer Position vor dem axialen Einführen in die Aufnahmeöffnungen gezeigt. Die Buchsen 14, 16 sind zur Aufnahme von Lichtwellenleiter­ steckerstiften zur Kopplung einzelner Lichtwellenleiter mit in den Baueinheiten 20, 22 angeordneten optoelektronischen bzw. elektrooptischen Wandlern ausgebildet. Von den nicht nä­ her dargestellten Wandlern sind Anschlußenden 25, 26 ange­ deutet, die mit einer nicht gezeigten Ansteuerungsschaltung im Inneren des Gehäuses elektrisch verbindbar sind.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer stirnseitigen Ansicht der Baugruppe gemäß Fig. 1 mit eingepreßter Baueinheit 20. Beim Einpressen der Baueinheit 20 werden die Rippen 10 ela­ stisch und/oder elastoplastisch deformiert, wobei ihre Rip­ pengipfel 10a unter Vergrößerung der lichten Weite der Auf­ nahmeöffnung von der Hülse 14 deformiert werden. Die Rippen­ gipfel 10a werden dadurch auf einen gemeinsamen Umfangskreis zurückgedrängt, der dem Umfangskreis der Hülse entspricht, während die Rippengipfel 10a vor dem Einsetzen der Baueinheit auf einem Umfangskreis mit einem geringeren Durchmesser als dem Durchmesser der Hülse 14 lagen. Die Zwischenräume 30 zwischen benachbarten Rippen 10 sind mit einer Vergußmasse 32 ausgefüllt, so daß sich insgesamt eine dichte Verbindung zwi­ schen der Baueinheit 20 und der Aufnahmeöffnung 6 bildet.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt detailliert die Vergußmasse 32 in den Zwischenräumen zwischen der Baueinheit 20 und der Auf­ nahmeöffnung 6. Wie eine gestrichelte Linie 34 andeutet, zeigt die Vergußmasse 32 aufgrund der angewendeten, nachfol­ gend näher erläuterten Applikationsmethode gehäuseinnenseitig eine konkav gewölbte Oberfläche.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, bilden im Übergangsbereich 40 zwischen der Gehäusewand 4 und dem angrenzenden Gehäuseboden 42 im Gehäuseinnenraum 44 zwei Nuten 45, 46 einen Aufnahme­ raum 50, in den die (in Fig. 4 nicht dargestellte) Verguß­ masse 32 bei der Herstellung der Baugruppe zunächst einge­ bracht wird. Der Aufnahmeraum 50 ist von dem Innenraum 44 leicht zugänglich, so daß die Vergußmasse einfach in den Auf­ nahmeraum 50 applizierbar ist. In Fig. 4 ist der Übersicht­ lichkeit halber der Gehäusedeckel 1b (Fig. 1) und eine im Innenraum 44 des Gehäuses 1 angeordnete Leiterplatte mit An­ steuerschaltungen, die in Verbindung mit den Anschlüssen 25, 26 der Baueinheiten 20, 22 stehen, weggelassen.

Vor dem Aushärten der Vergußmasse wird das Gehäuse 1 ver­ schwenkt, indem beispielsweise das Gehäuse 1 hochkant auf die Stirnwand 4 bzw. auf die Anschlußflansche 5a, 5b gestellt wird. Dabei läuft die Vergußmasse 32 aus dem Aufnahmeraum 50 in die zwischen den Baueinheiten 20, 22 und den Aufnahmeöff­ nungen 6, 8 gebildeten Zwischenräume. Die Vergußmasse kann dort von selbst oder initiiert aushärten.

Mit der erfindungsgemäßen Baugruppe und dem Verfahren zum Fi­ xieren einer Baueinheit in einer Aufnahmeöffnung lassen sich die Herstellungskosten erheblich vermindern, weil die Ver­ formbarkeit der Quetschrippen relativ große Toleranzen zwi­ schen den Geometrien der beteiligten Fügepartner (Baueinhei­ ten 20, 22 und Aufnahmeöffnungen 6, 8) kompensiert. Trotz der großen Toleranzen sind die Einpreßkräfte zum Einführen der Baueinheiten 20, 22 annähernd konstant. Dadurch können insbe­ sondere durch Spritzgußverfahren hergestellte Gehäuse ver­ wendet werden, so daß sich gegenüber spanend gefertigten Ge­ häusen mit spanend gebildeten Aufnahmeöffnungen erhebliche Kostenvorteile ergeben.

Claims (6)

1. Baugruppe mit einer elektrischen Baueinheit (20), ins­ besondere einer elektrooptischen Koppeleinheit, die in einer Aufnahmeöffnung (6) zentrisch fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rippen (10) radial in die Aufnahmeöffnung (6) hinein­ ragen und daß die Rippen (10) sich beim axialen Einführen der Baueinheit (20) elastisch oder elastoplastisch verformen und dadurch die Baueinheit (20) fixieren.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeführter Baueinheit (20) zwischen benachbarten Rippen (10) verbleibende Zwischenräume (30) mit einer aushärtbaren oder aushärtenden Masse (32) ausgefüllt sind.

3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (10) aus einem elektrisch leitenden Material be­ stehen oder metallisiert sind.

4. Verfahren zum Fixieren einer elektrischen Baueinheit (20), insbesondere einer elektrooptischen Koppeleinheit, in einer Aufnahmeöffnung (6), insbesondere in einer Gehäusewand (4), dadurch gekennzeichnet, daß radial in die Aufnahmeöffnung (6) ragende Rippen (10) ausge­ bildet werden und daß die Rippen (10) elastisch oder ela­ stoplastisch verformt werden, wenn die Baueinheit (20) in die Aufnahmeöffnung (6) eingeführt wird, wodurch die Baueinheit (20) fixiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich (40) zwischen einer die Aufnahmeöffnung (6) aufweisenden Gehäusewand (4) und einer angrenzenden Ge­ häusewand oder dem Gehäuseboden (42) gehäuseinnenseitig ein Aufnahmeraum (50) gebildet wird, daß eine Vergußmasse (32) zunächst in den Aufnahmeraum (50) eingebracht wird und daß das Gehäuse (1) anschließend derart verschwenkt wird, daß die Vergußmasse (32) aus dem Aufnahmeraum (50) zur Aufnahmeöff­ nung (6) läuft.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (50) nutförmig ausgebildet wird.