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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gehäuse für elektrische Baugruppen und
insbesondere auf ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Vorrichtung
in einem Gehäuse
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und das damit hergestellte System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 6. Angesichts der empfindlichen Bauteile und Verbindungen,
um die es geht, ist die Montage von elektrischen Vorrichtungen mit
größter Vorsicht
vorzunehmen. Demgegenüber
müssen
die Gehäuse
robust sein, um ihre Bauteile vor physischen und Umwelteinflüssen zu
schützen.
Dementsprechend umfassen Gehäuse
robuste Materialien wie Metalle. Um die elektrischen Vorrichtungen
und zugeordneten Bauteile herum muss mit dem Metall vorsichtig umgegangen
werden, damit Erstere nicht durch Letzteres beschädigt werden.
Das Gehäuse
und Bauteile, die darin unterzubringen sind, können ferner die gleichen Flächen haben.
Dementsprechend kann eine Gehäuseoberseite
auch die Leiterplatte umfassen, die den Betrieb der im Gehäuse untergebrachten
elektrischen Vorrichtung ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft als Gehäuse der
letzteren Art oder als Kappe besprochen. Im Vorliegenden wird die Kappe
unter Bezug auf eine Anzeigevorrichtung besprochen, die im Wesentlichen
darin unterzubringen ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht
auf Kappen und Anzeigevorrichtungen beschränkt, sondern kann auch auf
andere Weise angewandt und genutzt werden, wie es für einen
Fachmann ersichtlich ist.
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Kappen
umfassen bekanntermaßen
einen Rahmen, in dem Bauteile sitzen, die vor äußeren Einflüssen geschützt werden sollen. Dementsprechend sind
Kappen meistens aus steifem Material hergestellt, das in eine funktionell
nützliche
Form gebracht wird, wie ein rechteckiges Gehäuse. Das Gehäuse umfasst
allgemein eine Basis, von der ein Abschnitt entfernt wurde, so dass
eine Leiste zur Definierung eines Anzeigebereichs bleibt. Hinter
dem Anzeigebereich in der Richtung des Gehäuses allgemein sitzt der Anzeigeabschnitt
der elektrischen Vorrichtung, die in der Kappe untergebracht wird.
Zu solchen Anzeigeabschnitten kann ein Flüssigkristallanzeigebildschirm
(LCD-Bildschirm), wahlweise mit einem Diffusor und/oder Prisma,
die wie in der Technik bekannt angeordnet sind, zählen. Dementsprechend
ist der LCD-Bildschirm
von außerhalb
der Kappe sichtbar.
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Die
Kappe weist mindestens ein Paar Seitenwände auf, die sich von einem
Basis- zu einem oberen Teil erstrecken. In den Seitenwänden können sich Öffnungen
befinden, durch die sich Verbindungen zu in der Kappe untergebrachten
Vorrichtungen herstellen lassen. Die Kappe braucht nicht unbedingt
einen oberen Teil aufzuweisen. Bei manchen Konstruktionen kann nämlich die
Leiterplatte, die für
den Betrieb der in der Kappe untergebrachten Vorrichtung notwendig
ist, den oberen Teil ersetzen oder als dieser fungieren. Der damit
verbundene offensichtliche Vorteil besteht darin, dass weniger Teile
nötig sind,
wodurch die Montage und der Zugang zur Platte einfacher und leichter
werden. Das Problem bei diesem Vorteil ist jedoch, dass bei der
Montage ein angemessener Abstand zwischen der Platte und in der
Kappe untergebrachten Bauteilen der Vorrichtung eingehalten werden
muss. Insbesondere muss die Platte richtig gestützt werden, damit den in der
Kappe untergebrachten Bauteilen und Vorrichtungen in etwa derselbe
Schutz zukommt wie durch die Kappenseitenwände und die Basis.
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Das
oben genannte Problem kann dadurch gelöst werden, dass während der
Montage Abstandsschenkel an der Platte befestigt werden. Das Material,
aus dem die Schenkel hergestellt sind, ist so starr, dass sie ausreichende
Unterstützung
bieten und/oder gestützte
Kraft von einer starren Stützfläche übertragen.
Die Schenkel haben eine gewählte Länge, die
einer Länge
der Kappenseitenwände
entspricht. Durch die Länge
der Schenkel wird die Kappe in einem gewählten Abstand über der
Basis positioniert, wobei dieser Abstand so groß ist, dass die elektrische
Vorrichtung und ihre Bauteile geeignet zwischen der Basis und der
Platte untergebracht werden können.
Die Schenkel sind üblicherweise
mit Bolzen oder Schrauben auf der Platte befestigt. Danach werden
die elektrischen Verbindungen zwischen der Platte und Bauteilen
der Vorrichtung hergestellt. Dies erfolgt üblicherweise mit Flachbandkabel
u. ä. Dann
werden die Bauteile und die Platte mit Schenkeln in die Kappe eingeführt oder
die Kappe wird über
die Bauteile und die Platte gestülpt
und die Platte an Ort und Stelle befestigt.
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Bei
der obigen Lösung
treten Probleme auf, die mit dem Gebrauch der Schenkel zusammenhängen. Das
Material der Schenkel ist so starr, dass die Basis die Platte stützt. Die
starren Schenkel neigen aber auch dazu, die Bauteile und die elektrische
Vorrichtung zu beschädigen,
wenn sie damit in Kontakt kommen. Angesichts des begrenzten Platzes
in einer Kappe sind die Toleranzen der Baugruppe so, dass es unweigerlich
zum Kontakt kommt, wenn nicht mit besonderer Vorsicht und Umsicht
vorgegangen wird. Der durch den Kontakt verursachte Schaden beschränkt sich
nicht auf Bauteile und Vorrichtung, sondern kann sich auch auf Verbindungen,
besonders Flachbandverbindungen, erstrecken. Dementsprechend besteht
Bedarf an einer Baugruppe, die bei der Montage die Bauteile, die
Vorrichtung oder die Verbindungen nicht wie oben erwähnt beschädigt. Darüber hinaus
besteht ständiger
Bedarf danach, das Bedürfnis
nach Maximierung des Platzes in der Kappe und das Bedürfnis nach
gleichzeitiger Maximierung der verfügbaren Baugruppentoleranzen
aufeinander abzustimmen.
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In
der US-PS 5,166,815 geht es um das Problem der Bereitstellung eines
angemessenen Gehäuses
für eine
Flüssigkristallanzeige.
Die offenbarte Baugruppe weist ein Gehäuse mit einem oberen Teil, einer
Basis, Seitenwänden,
die mit der Basis verbunden sind und einen oberen Endabschnitt über dem oberen
Teil haben, der von der Basis weg weist, und ferner ein Gestell
auf, das zwischen der Basis und dem oberen Teil positioniert ist,
sowie mehrere Abstandhalter. Im montierten Zustand ist die Basis über eine
Reihe von oberen Endabschnitten mit dem oberen Teil ver bunden. Die
Endabschnitte sind in die Öffnungen
im oberen Teil eingepasst.
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Aus
der japanischen Zusammenfassung mit der Veröffentlichungsnummer 01118818
ist eine Lösung
zur Unterbringung einer Flüssigkristallanzeige bekannt,
bei der eine Druckplatte in ein Substrat geschraubt wird.
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Eine
Aufgabe und ein Vorteil der vorliegenden Erfindung bestehen darin,
ein neues Gehäuse für eine elektronische
Vorrichtung bereitzustellen, wobei die Leiterplatte als oberer Teil
verwendet wird und obere Abschnitte der Seitenwände umgebogen werden, so dass
sie sich aufeinander zu erstrecken. Vor dem Biegeschritt wird eine
Baugruppe mit der Leiterplatte als ihr oberer Teil, wobei sich die
Baugruppe im Gehäuse
befindet, mit Druck nach unten beaufschlagt. Die vorliegende Erfindung
stellt ein neues Verfahren zur Montage des oben beschriebenen Gehäuses nach
Anspruch 1 und ein neues Gehäuse
nach Anspruch 6, das gemäß dem Verfahren nach
Anspruch 1 montiert ist, bereit.
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Der
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie eine
Montage einer elektrischen Vorrichtung mit Bauteilen in einer Kappe
ohne Verwendung der obigen Schenkel ermöglicht. Ohne die Schenkel besteht
keine Gefahr der Beschädigung der
Vorrichtung und der Bauteile. Auch der Nutzraum in der Kappe sowie
die Montagetoleranzen werden vergrößert. Eine zusätzliche
Lösung
besteht in der Bereitstellung von Seitenstützung für die Baugruppe, wenn die oberen
Abschnitte in ihre gewünschte
Position gebogen werden. Durch die Seitenstützung ist sichergestellt, dass
die zum entsprechenden Biegen der oberen Abschnitte aufgewendete
Kraft örtlich
begrenzt und nicht über
die gesamte Baugruppe verteilt ist. Eine solche Verteilung ist ineffizient
und könnte die
Baugruppe beschädigen.
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Diese
und andere Vorteile werden erzielt, indem anstatt der oben genannten
Schenkel ein Gestell mit Abstandhaltern verwen det wird. Die Abstandhalter
umfassen eine biegsame Substanz, die so fest ist, dass sie die Platte
von der Basis stützen kann.
Das Gestell ermöglicht
die Unterbringung der Abstandhalter zusammen mit Bauteilen in der
Kappe. Das Gestell selbst kann auch Elemente aufweisen, die die
Platte führen
und/oder stützen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein neues Herstellungsverfahren.
Bei dem Verfahren werden die Bauteile vor dem Einführen mit
der Platte montiert, dann wird die Baugruppe in der Kappe angeordnet,
es wird nach unten gehender Druck ausgeübt und die überhängenden Abschnitte der Seitenwände werden
umgeklappt, um die Platte zwischen den Überhängen und den Abstandhaltern
unterzubringen. Außerdem
sind die Seitenwände
und die Basis gestützt,
so dass die zum Umklappen der Überhänge aufgewendete
Kraft örtlich
begrenzt und nicht über
die ganze Kappe und/oder ihr Inneres verteilt ist. Auf ähnliche
Weise ist mit dem nach unten gehenden Druck der Vorteil verbunden,
dass die Baugruppe an Ort und Stelle gehalten wird, während die Überhänge umgeklappt werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Diese
und weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden im Weiteren
ausführlicher
mit Bezug auf die Offenbarung bevorzugter Ausführungsformen und insbesondere
mit Bezug auf die beiliegenden Figuren besprochen. Es zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene Ansicht einer Ausführungsform einer ersten Baugruppe,
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2 eine
Reihe von Verfahrensschritten nach einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens,
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3 einen
ersten der Verfahrensschritte in 2,
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4 einen
zweiten der Verfahrensschritte in 2,
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5 einen
dritten der Verfahrensschritte in 2,
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6 einen
vierten der Verfahrensschritte in 2,
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7 einen
fünften
der Verfahrensschritte in 2 und
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8 eine
Ansicht der ersten Baugruppe.
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In
der ganzen Schrift beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf gleiche
Elemente. 1 zeigt eine auseinandergezogene
Ansicht einer Baugruppe nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, umfasst die Baugruppe eine Leiterplatte. In der Ansicht
sind auf der Leiterplatte mehrere elektrische Bauteile 12 angebracht.
Die Anzahl und Art von Bauteilen und Platte sind genauso wie ihre
Montage in der Technik bekannt. Nach der Darstellung sind die Bauteile 12 auf
der Leiterplatte angebracht, wobei die nach oben gehende Richtung durch
den Pfeil 8 angedeutet wird. Unter der Leiterplatte sind
zwei Abstandhalter 14. Die Abstandhalter 14 umfassen
ein biegsames Material, das so fest ist, dass es die Leiterplatte
stützt,
während
es eine von der Leiterplatte nach unten gehende Kraft absorbiert. Als
ein derartiges Material kommt Gummi in Frage. Die Abstandhalter
werden zwar als längliche
Rechtecke dargestellt, können
aber jede Form haben und aus jedem Material hergestellt sein, die
zur Ausführung
ihrer unten erläuterten
Funktion hinreichen. Je nach Anwendung können daher Abstandhalter 14 in unterschiedlicher
Zahl, Form und/oder aus unterschiedlichen Materialien erforderlich
sein. Die Abstandhalter 14 sind in dem unter den Abstandhaltern 14 dargestellten
Gestell 16 untergebracht. Insbesondere sind die Abstandhalter 14 in
Führungen 18 untergebracht.
Das Gestell ist aus einem angemessen starren Material hergestellt,
das die Abstandhalter 14 und die Leiterplatte stützt. Im
montierten Zustand ruht die Leiterplatte auf einer oberen, relativ
flachen Fläche 20 des
Gestells 16. Die Fläche 20 weist
ein Paar sich in einer nach oben gehenden Richtung erstreckender
Stummel 22 auf. Anzahl, Form und Auslegung der Stummel 22 hängen von
der gewählten Aus legung
ab. Die Stummel 22 sind so fest, dass sie die Leiterplatte
führen
und seitlich stützen,
wenn die Leiterplatte mit der Fläche 20 in
Kontakt kommt und auf ihr ruht. Die Stummel 22 sind so
positioniert, dass sie in entsprechend geformte Löcher 24 in
der Leiterplatte passen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine elektronische Vorrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform,
die besprochen wird, handelt es sich bei der Vorrichtung um eine
Anzeigevorrichtung. Wahl und Implementierung einer elektronischen
Vorrichtung mit der vorliegenden Erfindung hängen von der gewählten Auslegung
ab. Andere elektrische Vorrichtungen können Detektorelemente umfassen.
Unter dem Gestell 16 wird ein Prisma 26 dargestellt.
Das Gestell 16 ist so hergestellt, dass in der Öffnung 28 ein
Prisma 26 untergebracht wird. Das Prisma wirkt zur Herstellung
einer Anzeige mit der Leiterplatte und dem Flüssigkristallanzeige-Bildschirm 30 (im
Weiteren mit LCD abgekürzt)
zusammen. Der LCD-Bildschirm kann einen Diffusor aufweisen. Die
LCD ruht in einer Kappe 32. Die Kappe 32 hat eine
Basis 34 mit einer Öffnung 36.
Die LCD ist derart, dass sie in einer nach unten gehenden Richtung
durch die Öffnung 36 anzeigt.
Die LCD ist dementsprechend in der Kappe 32 auf der Basis 34 positioniert.
Die Kappe 32 weist ferner ein Paar sich gegenüberliegender
Seitenwände 38 auf.
Die Seitenwände 38 weisen
entlang ihrer oberen Fläche
Flansche 40 auf. 1 zeigt
vier Flansche 40a–40d.
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Unter
der Kappe 32 wird eine Befestigungsvorrichtung 42 gezeigt.
Die Befestigungsvorrichtung 54 umfasst ein erstes Halteelement 44,
um dazwischen die Kappe und besonders die Seitenwände unterzubringen,
und ein zweites Halteelement 46, um die Flansche aufeinander
zu umzuklappen. Die Kappe 32 ruht auf der Plattform 48.
Die Plattform kann auch nach oben vorstehende Stummel 50 aufweisen, deren
Anzahl, Zusammensetzung und Anordnung von der gewählten Auslegung
abhängen.
In der Darstellung dienen die Stummel 50 zur Unterbringung und
Positionierung der Kappe 32 auf der Plattform 48.
Die Montage der oben beschriebenen Vorrichtung wird nun mit Bezug
auf das vorliegende Verfahren, das in 2 beginnt,
besprochen.
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Ein
erster Schritt hat die Bezugszahl 52. Wie gezeigt, ist
die Kappe 32 zwischen den ersten Halteelementen 44 und
auf der Plattform 48 positioniert. Die oben genannten Bauteile
Leiterplatte, Abstandhalter 14 usw. sind wie in 1 gezeigt
montiert und werden in die Kappe 32 platziert. Aus Übersichtlichkeitsgründen werden
elektrische Verbindungen u. dgl. nicht gezeigt. Die Seitenwände 38 der
Kappe 32 biegen sich in einer seitlichen Richtung leicht
von den oben genannten Bauteilen weg. Die Seitenwände weisen
ferner Seitenvorsprünge 54 auf,
um das Halten durch das erste Halteelement 44 zu ermöglichen. Die
Bauteile in der Kappe und insbesondere die Leiterplatte werden mit
einem nach unten gehenden Druck (Pfeil 60) beaufschlagt.
Der nach unten gehende Druck reicht aus, um die Bauteile an Ort
und Stelle zu halten, ohne diese zu beschädigen. Der nach unten gehende
Druck wird von den Abstandhaltern 14 zu einem bestimmten
Grad absorbiert. Der nach unten gehende Druck wird durch dem Fachmann
bekannte Mittel ausgeübt.
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Ein
zweiter Schritt hat die Bezugszahl 56. Wie gezeigt, werden
die ersten Halteelemente 44 aufeinander zu nach innen bewegt,
wobei sie die Seitenwände 38 in
Eingriff nehmen. Die ersten Halteelemente drängen die Seitenwände aufeinander
zu nach innen und stellen ferner Stützung für die Seitenwände, dazwischen
liegende Bauteile und die Kappe im Allgemeinen bereit. Wie dargestellt,
erscheinen die Seitenwände
nun relativ senkrecht und stoßen
an die Leiterplatte und die Abstandhalter 14 an.
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Ein
dritter Schritt hat die Bezugszahl 58. Wie gezeigt, werden
die zweiten Halteelemente 46 nach innen bewegt, um die
Flansche 40 (besonders 40a–40d) in Eingriff
zu nehmen. In der Darstellung eines vierten Schritts mit der Bezugszahl 62 werden die
Flansche 40 aufeinander zu über die Leiterplatte gebogen.
Durch den Biegevorgang stellen nun die Flansche 40 den
nach unten gehenden Druck bereit, der zuvor durch Pfeil 60 angedeutet
wurde. Dementsprechend wird der nach unten gehende Druck nun gestoppt.
Die Bauteile in der Kappe werden nun durch den nach unten gehenden
Druck von den Flanschen 40 festgehalten, wobei der Druck über die
Leiterplatte auf die Bauteile übertragen
wird. Dagegen wirkt der Gegendruck der Abstandhalter 14.
Ein fünfter
Schritt hat die Bezugszahl 64. Wie gezeigt, sind die ersten
und zweiten Halteelemente (44, 46) von der Kappe 32 beabstandet,
die jetzt ein kompaktes und festes Endprodukt ist, und zwar in diesem
Fall eine Anzeigeeinheit.
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3–7 zeigen
eine orthogonale Ansicht der in 2 gezeigten
Verfahrensschritte von oben. 3 zeigt,
wie sich die ersten Halteelemente 44 den Seitenwänden 38 nähern. Nach
der Darstellung erstrecken sich die Flansche 40a–40d über den ersten
Halteelementen 44. Nach der Darstellung erstrecken sich
die Stummel 22 durch die Leiterplatte. Außerdem werden
Abschnitte des Gestells 16 in der Figur von unten gezeigt,
und die Seitenvorsprünge 54 sind
zu sehen, wie sie ein geeignetes Passungsmittel 66 in einem
der ersten Halteelemente 44 in Eingriff nehmen.
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4 zeigt,
wie die ersten Halteelemente 44 die Seitenwände 38 in
Eingriff nehmen. Der Seitenvorsprung 54 ist nun vom Passungsmittel 66 in
Eingriff genommen. 5 zeigt, wie die zweiten Halteelemente 46 die
Flansche 40 in Eingriff nehmen. 6 zeigt,
wie die Flansche 40 zueinander über die Leiterplatte gebogen
werden. 7 zeigt, wie sich das erste
und das zweite Eingreifmittel von der Kappe 32 weg bewegen,
wobei die Flansche 40 nun über der Leiterplatte in die
gewünschte
Stelle gebogen sind. 8 zeigt eine orthogonale Ansicht
des Endprodukts, wobei die Flansche 40 in die gewünschte Stelle
gebogen sind. Die Vorrichtung wird nun durch das Zusammenwirken
von gebogenen Flanschen und Abstandhaltern festgehalten. Mechanische
Befestigungsmittel wie Schrauben und Bolzen sind nicht notwendig.
Probleme mit der Beschädigung
innerer Bauteile durch sich von der Leiterplatte erstreckende starre
Schenkel sowie möglicher
Beschädigung
bei der Befestigung der Schenkel an der Leiterplatte sind dementsprechend
ausgeräumt.
Somit kann mehr Platz in der Kappe 32 für Bauteile u. dgl. genutzt
werden. Ein zusätzlicher
Vorteil liegt in dem Zusammenwirken der Kappe mit den Abstandhaltern,
wodurch Bauteile u. dgl., die in der Kappe untergebracht sind, vor
physischen und Umwelteinflüssen
geschützt sind.
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- 10
- Leiterplatte
- 12
- elektrische
Bauteile
- 14
- Abstandhalter
- 16
- Gestell
- 18
- Führungen
- 20
- flache
Fläche
- 22
- Stummel
- 24
- Löcher
- 26
- Prisma
- 28
- Öffnung
- 30
- Flüssigkristallanzeigebildschirm
(LCD-Bildschirm)
- 32
- Kappe
- 34
- Basis
- 36
- Öffnung
- 38
- Seitenwände
- 40
- Flansche
mit vier Flanschen 40a–40d
- 42
- Befestigungsvorrichtung
- 44
- erstes
Halteelement
- 46
- zweites
Halteelement
- 48
- Plattform
- 50
- Stummel
- 52
- erster
Schritt
- 54
- Befestigungsvorrichtung
- 56
- zweiter
Schritt
- 58
- dritter
Schritt
- 60
- Pfeil
- 62
- vierter
Schritt
- 64
- fünfter Schritt
- 66
- Passungsmittel