DE4340280A1 - Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen Bauelementen - Google Patents
Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen BauelementenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Bauteilesatz mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein
solcher Bauteilesatz ist aus der WO 92/20 096 bekannt
und besteht aus einem Rahmen, in welchen elektrische
Leiter eingebettet sind, die von innen nach außen durch
den Rahmen hindurch führen und insbesondere einem Lead
frame angehören. Der Rahmen wird ergänzt zu einem Ge
häuse durch eine Bodenplatte mit hochstehendem Rand und
durch einen Deckel. Zur Bildung des Gehäuses werden der
Rahmen, die Bodenplatte und der Deckel miteinander ver
klebt oder verschweißt.
Es ist üblich, Gestalt und Aufbau des Gehäuses den auf
zunehmenden Bauelementen und dem Einsatzzweck anzupassen.
Nachteilig dabei ist, daß man für eine Vielzahl unter
schiedlicher Produkte eine Vielzahl unterschiedlicher Ge
häuse hat. Es ist auch bekannt, vorgegebene Gehäuse für
unterschiedliche Produkte zu verwenden und zu diesem
Zweck den Träger für die elektrischen Bauelemente, Sen
soren oder Schaltungen, die aufgenommen werden sollen,
an das vorgegebene Gehäuse anzupassen. Eine solche Vor
gehensweise hat jedoch den Nachteil, wenig flexibel zu
sein, da der Anpassung des Bauelementeträgers durch den
Zwang, eine vorbestimmte Art und Anzahl von Bauelementen
aufzunehmen zu müssen, enge Grenzen gesetzt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein vielseitig einsetzbares Gehäuse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bauteilesatz mit
den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ab
hängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht weder den Weg, in Anpassung an den
Einsatzzweck und die aufzunehmenden Bauelemente ein Ge
häuse zu formen noch geht die Erfindung den Weg, ein
Standardgehäuse zu nehmen und die Anordnung aus Bau
elementen, Schaltungen und ihren Trägern anzupassen, vielmehr
schlägt die Erfindung vor, aus wenigen gleichen Grundelementen
unterschiedliche Gehäuse zusammenzufügen, nämlich aus einem
Boden, einem Rahmen und einem Deckel, wobei der Rahmen im
Gegensatz zum Stand der Technik in besonderer Weise so aus
gebildet ist, daß seine Unterseite und seine Oberseite sich
ergänzend in einer Weise profiliert sind, daß zwei gleiche
Rahmen mit Unterseite und Oberseite spiel frei zusammengefügt
werden können. In seiner einfachsten Ausführungsform be
steht das Gehäuse demnach zwar wie beim Stand der Technik
aus einem Boden, einem Rahmen und einem Deckel, doch kann
das Gehäuse anders als beim Stand der Technik durch Ein
fügen eines oder mehrerer untereinander gleicher Rahmen
ohne Schwierigkeit und mit geringstem Aufwand vergrößert
werden und kann dann weitere Bauelemente oder Schaltungen
aufnehmen.
Wenn hier von untereinander gleichen Rahmen die Rede ist,
dann ist damit der Kunststoffkörper gemeint. Die Leiter,
die beim Spritzgießen in diesen eingebettet werden und
demgemäß vor dem Spritzgießen in die Spritzgießform ein
gelegt werden, können je nach Einsatzzweck in unterschied
licher Zahl und Form vorhanden sein. Zweckmäßigerweise
verwendet man zu diesem Zweck Leadframes oder Stanzgitter,
in welchen anwendungsbezogen die benötigten Leiter nach
Anzahl und Form gebildet werden können und die - bei
gleichbleibenden Außenmaßen des Stanzgitters bzw. Lead
frames - auch in unterschiedlicher Ausprägung der Lei
terbahnen problemlos in ein und dieselbe Spritzgießform
eingelegt werden können.
Boden, Rahmen und Deckel können auf an sich bekannte
Weise miteinander verbunden werden, z. B. durch Kleben
oder Schweißen, insbesondere durch Reibschweißen oder
Ultraschallschweißen. Dabei kann zur Verbesserung der
Gehäusedichtigkeit auch umlaufend eine Dichtung vorge
sehen sein.
Elektrische Leiter können nicht nur in den Rahmen, son
dern nach Bedarf auch in den Boden und in den Deckel
eingebettet werden, wodurch sich die Möglichkeit er
öffnet, an diesen zusätzliche Bauelemente anzubringen,
am Boden zum Beispiel eine Leiterbahn zur Bildung eines
Massekontaktes, die zu einer an der Außenseite des
Gehäuses liegenden Befestigungsbohrung durch den Boden
hindurch führen kann.
Die durch den Rahmen in das Gehäuse führenden elektri
schen Leiter sind zweckmäßigerweise Stanz-Biegeteile,
mit denen man auf der Außenseite des Gehäuses durch
den Vorgang des Spritzgießens selbst einen Stecker als
Schnittstelle bilden kann, insbesondere in der Weise,
daß sich am Rahmen ein nach außen erstreckender An
satz angeformt ist, der ein Sackloch hat, in welchem die
Leiter enden.
Im Innern des Gehäuses können die Leiter auf herkömmliche
Art mit den elektrischen Bauelementen, Sensoren oder Schal
tungen, die aufgenommen werden sollen, verbunden werden,
z. B. durch Löten oder Bonden. Befinden sich die Bauelemente
auf Schaltungsträgerplatten, dann ist es besonders günstig,
diese durch Einpreßtechnik mit den Enden der durch den
Rahmen hindurchführenden Leiter zu verbinden, wodurch die
Leiter nicht nur den elektrischen Kontakt herstellen, son
dern zugleich die Schaltungsträgerplatte im Gehäuse halten
und fixieren (siehe prioritätsgleiche Anmeldung "Anordnung
aus einem Gehäuse, einer Schaltungsträgerplatte und Zu
leitungen").
Sofern der Deckel nicht zugleich Raum für weitere Bauele
mente bieten soll, kann man als Deckel auch einfach eine
ebene Platte verwenden. Eine solche Platte kann in vor
teilhafter Weiterbildung der Erfindung nicht nur als
Deckel des Gehäuses dienen, sondern auch als Trennwand
zwischen zwei Gehäuseabteilen. Besonders günstig ist es,
die Deckelplatte zu diesem Zweck mit einer umlaufenden
Sollbruchstelle zu versehen und auf der Oberseite des
Rahmens einen dazu passenden, innenliegenden Absatz zu
bilden; will man die Deckelplatte als Deckel benutzen,
verwendet man sie in voller Größe und verbindet sie mit
dem oberen Rand des Rahmens; will man die Deckelplatte
als Zwischenwand verwenden, bricht man den Rand der
Deckelplatte längs der Sollbruchstelle ab und befestigt
die so verkleinerte Platte auf dem tieferliegenden Ab
satz des Rahmens.
Ein besonderer Vorteil der mit umlaufender Sollbruch
stelle versehenen Deckelplatte liegt darin, daß sie
eine nachträgliche Erweiterung des Funktionsumfanges
der im Gehäuse untergebrachten Schaltung ermöglicht:
Zu diesem Zweck kann man einfach einen an seiner
Unterseite komplementär zum Rahmen profilierten
Deckel mit einer die Erweiterung enthaltenden Schal
tungsträgerplatte auf die bisherige Deckelplatte
aufsetzen und sie eindrücken, ohne sie entfernen
zu müssen. Bedarfsweise kann man natürlich auch
einen oder mehrere weitere Rahmen mit eingesetzten
weiteren Schaltungsträgerplatten in der beschriebenen
Weise einfügen.
Erweitert man den Innenraum eines Rahmens um einen
zweiten Rahmen oder um einen als Haube ausgebildeten
Deckel, dann kann man in dem erweiterten Raum liegen
de Bauelemente nach Wahl durch elektrische Leiter
kontaktieren, die durch den Deckel oder durch den
zweiten Rahmen hindurchführen. Man kann aber auch
- um eine zweite Schnittstelle zu vermeiden - die
dort liegenden Bauelemente durch Leiter kontak
tieren, die durch den ersten Rahmen hindurchführen.
Zu diesem Zweck werden die Leiterbahnen im Innern vor
zugsweise abgeknickt, so daß ein Teil gegen den Boden
und ein anderer Teil der Leiter gegen den Deckel weist,
wobei diese beiden Gruppen von Leitern vorzugsweise in
getrennten Ebenen durch den Rahmen hindurchgeführt sind.
Eine solche Anordnung ist selbst dann noch möglich, wenn
zwischen zwei benachbarten Rahmen oder zwischen Rahmen
und Deckel als Trennwand eine Platte liegt, wenn sich in
dieser Platte an den vorgegebenen Stellen, wo sich die
abgewinkelten Enden der Leiter befinden, punktförmige
Sollbuchstellen befinden, die von den Leitern durch
stoßen werden können.
Führen die Leiter nur von einer Seite an die Schal
tungsträgerplatte heran, dann können die elektrischen
Leiter allein die Schaltungsträgerplatte nicht hal
ten. In diesem Fall benötigt man am gegenüberliegen
den Rand noch eine Abstützung, z. B. durch eine in
den Rahmen eingeformte Nut oder durch in den Rahmen
eingespritzte Stifte, welche wie die elektrischen
Leiter durch Einpreßtechnik mit der Schaltungsträger
platte kontaktiert werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beige
fügten Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein aus den Grundelementen des
erfindungsgemäßen Bausatzes gebildetes
Gehäuse in einer Explosionsdarstellung
im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt ein daraus
gebildetes einfachstes Gehäuse,
Fig. 3 zeigt ein gegenüber der Darstellung in
Fig. 2 durch einen haubenförmigen Deckel
abgeschlossenes Gehäuse,
Fig. 4 zeigt ein gegenüber der Fig. 2 um einen
weiteren Rahmen erweitertes Gehäuse,
Fig. 5 zeigt ein Gehäuse, welches gegenüber dem
in Fig. 4 dargestellten Gehäuse durch einen
haubenartigen Deckel abgeschlossen ist, und
die
Fig. 6 bis 11 zeigen verschiedene Möglichkeiten
der Abdichtung an der Fügestelle
zwischen zwei Gehäuseteilen.
Fig. 1 zeigt als Element des erfindungsgemäßen Bau
teilesatzes einen aus Kunststoff gespritzten Rahmen 1
als Grundelement des Gehäuses. Dieser Rahmen ist an
seiner Unterseite 2 und an seiner Oberseite 3 offen.
An seiner Unterseite ist ein Absatz 4 gebildet, von
welchem ein Vorsprung 5 nach unten ragt, dessen Außenmaß
mit dem Innenmaß d im oberen Bereich des Rahmens
übereinstimmt, so daß ein gleichartiger Rahmen 1
- wie in Fig. 4 dargestellt - mit seinem Fortsatz 5
in den oberen Abschnitt des anderen Rahmens 1 spiel
frei gesteckt werden kann. Die Oberseite 3 und die
Unterseite 4 haben somit eine sich ergänzende, das
spielfreie Zusammenstecken ermöglichende Profilierung.
An einer der Seitenflächen des Rahmens ist ein Ansatz
6 angeformt mit einer nach außen offenen Ausnehmung
7, in welcher die Enden 8 von Leitern 9 und 10 enden,
welche eine Steckerleiste bilden und die Wand des
Rahmens 1 durchqueren, in welche sie durch Spritzgießen
eingebettet sind. Die Leiter 9 und 10 sind vorzugs
weise aus einem Stanzgitter entstanden und sind
Stanz-Biegeteile, die rechtwinklig geknickt sind,
so daß ihre im Innenraum des Rahmens 1 liegenden
Enden 11 und 12 in entgegengesetzte Richtungen weisen,
nämlich nach unten und nach oben. An der den Leitern
9 und 10 gegenüberliegenden Wand des Rahmens 1 ist
ein den Leitern 9 und 10 zugekehrter Vorsprung ausge
bildet, in welchen Kontaktstifte 14 eingebettet sind,
welche je nach Anwendungsfall mit Leitern 9, 10 im
Ansatz 6 Verbindung haben oder nicht; im zuletzt ge
nannten Fall dienen sie nur als Halteelemente für eine
Schaltungsträgerplatte 15, auf welcher sich elektrische
Bauelemente 16 befinden. Die Schaltungsträgerplatte hat
zu diesem Zweck Bohrungen 17, die von Federklemmen 18
übergriffen werden, in welche die Stifte 11, 12 und 14
durch die Schaltungsträgerplatte 15 hindurchgreifend
eingepreßt werden können.
Nach unten wird der Rahmen 1 durch einen Boden 20
verschlossen, der umlaufend einen dem Rahmen 1 zuge
kehrten Vorsprung 21 hat, dessen Innenmaß überein
stimmt mit dem Außenmaß des Vorsprungs 5 des Rahmens
1. Außerhalb des Vorsprungs 21 befinden sich Be
festigungsbohrungen 22, mit denen die Bodenplatte
und mit ihr das Gehäuse am Einsatzort befestigt wer
den kann. In einer Ausnehmung der Bodenplatte kann,
wenn gewünscht, eine plattenförmige Wärmesenke 23
liegen, um Verlustwärme von Bauelementen 16 aufzu
nehmen und nach außen abzuleiten. Die Wärmesenke 23
kann von vornherein in die Bodenplatte 20 eingespritzt
sein.
Nach oben hin kann der Rahmen 1 durch einen Deckel 30 in
Gestalt einer verhältnismäßig dünnen Platte verschlossen
werden, die zweckmäßigerweise aus einem Hartkunststoff
besteht, aber auch aus anderem isolierendem Material be
stehen kann, z. B. aus einer Keramik. Zur Aufnahme des
Deckels 30 ist an der Oberseite 3 des Rahmens 1 ein um
laufender innenliegender Absatz 19 vorgesehen, welcher
den Deckel 30 spielfrei aufnimmt. Der Deckel hat um
laufend eine Sollbruchstelle 31, entlang welcher der
Rand 32 des Deckels abgebrochen werden kann. Die Breite
des Randes 32 entspricht der Breite des Absatzes 19
(siehe Fig. 2), so daß der Deckel 30 unter Abbrechen
des Randes 32 über den Absatz 19 heruntergedrückt wer
den kann, wobei der Rand 32 auf dem Absatz 19 liegen
bleiben kann. Damit der Deckel 30 dabei über die Stifte
12 und 13 gleiten kann, besitzt er an den entsprechen
den Stellen punktförmige Sollbruchstellen 33, die von
den Stiften 12 und 14 durchgedrückt werden können. Tut
man das, nimmt der Deckel 30 die in Fig. 3 eingezeich
nete Lage ein.
Viertes Element des Bauteilsatzes ist ein Deckel 40,
welcher im Gegensatz zum Deckel 30 auf der Unterseite
nicht eben, sondern in entsprechender Weise profiliert
ist wie die Unterseite des Rahmens 1 und deshalb in
entsprechender Weise formschlüssig von oben her mit
dem Rahmen 1 zusammengefügt werden kann, wobei die an
der Unterseite des Deckels vorgesehenen Absätze 41 dazu
dienen können, eine weitere Schaltungsträgerplatte 15a
zwischen dem Deckel 40 und dem Rahmen 1 zu fixieren,
vorzugsweise unter Zwischenfügen des dünnen Deckels 30,
welcher in diesem Fall die Aufgabe einer Zwischenwand
erfüllt (siehe Fig. 3).
Der in Fig. 2 dargestellte Grundaufbau des Gehäuses
kann leicht erweitert werden, indem man auf den Rahmen
1 einen oder mehrere weitere Rahmen 1 aufsetzt, wobei
man zweckmäßigerweise den Deckel 30 unter Abbrechen
seines Randes 32 vorher herabdrückt. Ein um einen
zweiten Rahmen erweitertes Gehäuse ist in Fig. 4 dar
gestellt. Anstatt das Gehäuse gemäß Fig. 4 durch
einen dünnen Deckel 30 abzuschließen, kann man es aber
auch, wie in Fig. 3, durch den profilierten Deckel 40
abschließen und dadurch eine dritte Ebene schaffen,
in welcher eine dritte Schaltungsträgerplatte 15b
fixiert werden kann (siehe Fig. 5).
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß ein Gehäuse,
wie es in Fig. 2 oder in Fig. 4 dargestellt ist,
auch noch nachträglich um weitere Einheiten erweitert
werden kann.
So kann man z. B. das in Fig. 2 dargestellte Gehäuse
durch Eindrücken der Deckelplatte 30, ohne sie ent
fernen zu müssen, um einen Deckel 40 mit eingesetzter
Schaltungsträgerplatte 15a erweitern und kommt dann
zu dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau. Auf entsprechen
de Weise kommt man von dem in Fig. 4 dargestellten
Gehäuseaufbau zu dem in Fig. 5 dargestellten.
Die Gehäuseteile können in an sich bekannter Weise
miteinander verschweißt oder verklebt werden (siehe
z. B. Fig. 11). Will man jedoch die Möglichkeit eines
Zugangs zum Gehäuseinneren bewahren, dann müssen die
Gehäuseteile miteinander verspannt werden, z. B. durch
von oben nach unten durchgehende Spannschrauben. In
diesem Fall wird an den Fügestellen zweckmäßigerweise
eine umlaufende Dichtung vorgesehen, wofür in den Fig.
6 bis 10 verschiedene Beispiele dargestellt sind: In
Fig. 6 eine Außendichtung, in Fig. 7 eine Innendich
tung, in Fig. 8 eine innenliegende O-Ring-Dichtung und
in Fig. 9 und 10 (Fig. 10 zeigt vergrößert eine Einzel
heit aus Fig. 9) eine gepreßte Verzahnung, wobei die bei
den zusammenzupressenden Flächen gezahnt sind und die
Verzahnungen etwas gegeneinander versetzt sind, so daß
sich eine Flankenpressung ergibt.
Claims (12)
1. Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum
Aufnehmen von elektrischen Bauelementen, Sensoren
und/oder Schaltungen,
mit einem Rahmen (1), in welchen elektrische Leiter (9, 10) eingebettet sind, die von innen nach außen durch den Rahmen (1) hindurchführen,
mit einem dem Rahmen (1) auf seiner Unterseite (2) anzufügenden Boden (20),
und mit einem dem Rahmen (1) auf seiner Oberseite (3) anzufügenden Deckel (30, 40),
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (2) und die Oberseite (3) des Rahmens (1) einander ergänzend in der Weise profiliert sind, daß zwei gleiche Rahmen (1) mit Unterseite (2) und Oberseite (3) i.w. spiel frei zusammengefügt werden können.
mit einem Rahmen (1), in welchen elektrische Leiter (9, 10) eingebettet sind, die von innen nach außen durch den Rahmen (1) hindurchführen,
mit einem dem Rahmen (1) auf seiner Unterseite (2) anzufügenden Boden (20),
und mit einem dem Rahmen (1) auf seiner Oberseite (3) anzufügenden Deckel (30, 40),
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (2) und die Oberseite (3) des Rahmens (1) einander ergänzend in der Weise profiliert sind, daß zwei gleiche Rahmen (1) mit Unterseite (2) und Oberseite (3) i.w. spiel frei zusammengefügt werden können.
2. Bauteilesatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net,
daß er eine Dichtung (Fig. 6-8) enthält
und daß die Unterseite (2) und Oberseite (3) des Rahmens (1) so profiliert sind, daß zwischen zwei zu sammengefügten Rahmen (1) umlaufend ein Spalt zur Auf nahme der Dichtung (Fig. 6-8) besteht.
daß er eine Dichtung (Fig. 6-8) enthält
und daß die Unterseite (2) und Oberseite (3) des Rahmens (1) so profiliert sind, daß zwischen zwei zu sammengefügten Rahmen (1) umlaufend ein Spalt zur Auf nahme der Dichtung (Fig. 6-8) besteht.
3. Bauteilesatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß in den Boden (20) elektrische
Leiter eingebettet sind, die von innen nach außen durch
den Boden (20) hindurchführen.
4. Bauteilesatz nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Deckel (40)
elektrische Leiter eingebettet sind, die von innen nach
außen durch den Deckel hindurchführen.
5. Bauteilesatz nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (9, 10)
Stanz-Biegeteile sind.
6. Bauteilesatz nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Rahmen
(1) nach außen vorstehenden Enden (8) der Leiter (9, 10)
zur Bildung eines Steckers in einem Gehäuseansatz (6)
liegen.
7. Bauteilesatz nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (9, 10)
im Innenraum des Rahmens (1) quer zur Rahmenebene abge
winkelte Abschnitte (11, 12, 14) haben.
8. Bauteilesatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß zwei Reihen von Leitern (9, 10) in zu
einander parallelen Ebenen den Rahmen (1) durchqueren
und im Innenraum in entgegengesetzte Richtungen abge
winkelt sind.
9. Bauteilesatz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Deckel (30) eben ist und
punktförmige Sollbruchstellen (33) zum Bilden von
Öffnungen für den Durchtritt der abgewinkelten Enden
(12, 14) der Leiter hat.
10. Bauteilesatz nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (30)
eine umlaufende Sollbruchstelle (31) und der Rahmen (1)
auf seiner Oberseite (3) einen dazu passenden innen
liegenden Absatz (19) hat.
11. Bauteilesatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der Deckel (40) an
seiner Unterseite ein zur Oberseite des Rahmens (1)
passendes Profil hat.
12. Bauteilesatz nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Deckel (40) Raum zum Auf
nehmen einer Schaltungsträgerplatte (15a) hat.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4340280A DE4340280C2 (de) | 1993-09-13 | 1993-11-26 | Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen Bauelementen |
DE9321190U DE9321190U1 (de) | 1993-09-13 | 1993-11-26 | Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen Bauelementen |
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE4330976 | 1993-09-13 | ||
DE4340280A DE4340280C2 (de) | 1993-09-13 | 1993-11-26 | Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen Bauelementen |
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ID=6497553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4340280A Expired - Fee Related DE4340280C2 (de) | 1993-09-13 | 1993-11-26 | Bauteilesatz für ein Gehäuse aus Kunststoff zum Aufnehmen von elektrischen Bauelementen |
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