WO2018234075A1 - Vorrichtung zum befestigen einer platte - Google Patents

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Andreas Kupezki
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    • H05K5/0217—Mechanical details of casings
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    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/06—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of clamps or clips
    • F16B5/0607—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of clamps or clips joining sheets or plates to each other
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    • F16B5/065—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of clamps or clips joining sheets or plates to each other in parallel relationship the plates being one on top of the other and distanced from each other, e.g. by using protrusions to keep contact and distance

Definitions

  • the invention relates to a device for fixing a plate, comprising a receiving structure with an abutment for receiving the plate and means for securing the plate.
  • Such devices are known per se and are used e.g. designed as an electrical and / or electronic device with a housing as a receiving structure and at least one circuit board. They are often used e.g. used in motor vehicles as sensors and / or control devices.
  • Screwing and gluing have the disadvantage that they are relatively expensive.
  • Hot riveting is also relatively complicated and requires special tools.
  • a connection between the rivets and the plate is rigid, which can cause higher mechanical stresses.
  • the known latching connections comprise latching means which are about an axis parallel to a plane of a major surface of the plate.
  • a very high production accuracy must be maintained; e.g. thickness tolerances of the plate can not be compensated.
  • the fastening means comprise at least one snap arm, each vertical about an axis to a major surface of the plate is elastically pivoted and presses the recorded plate under bias against the abutment.
  • the pivotability of each of the snap arms perpendicular to the main surface causes a distance between the abutment and a contact surface - this is a flat surface through an abutment end of the snap arm - to be less than an average thickness of the plate. This ensures that the snap arms exert a predetermined average pressure on the plate. This reliably prevents vibration between the plate and the receiving structure, even in the event of temperature fluctuations and within given manufacturing tolerances, which can disturb the electrical functions and lead to faster wear.
  • the elasticity simplifies the assembly.
  • the plate is a printed circuit board.
  • the invention can be used particularly advantageously.
  • the receiving structure is part of a housing.
  • the plate is both held and protected from external influences.
  • the abutment is linear and supports an edge region of the plate.
  • a frame or end faces of walls are used for a support of the plate.
  • the abutment is formed point-like, that is, with a small, round or rectangular bearing surface of eg 2 mm 2 .
  • the abutments are in this case formed in the form of domes, which protrude from a bottom or top surface and have flat end faces as a support surface.
  • a number of the point-like abutment corresponds, for example, the number of Schnapparme;
  • press-in domes may be present.
  • a contact surface of each of the snap arms is advantageously arranged opposite the associated abutment.
  • the snap arms are made in one piece with the receiving structure, in particular made of plastic by injection molding. This simplifies the production.
  • the snap arms are formed curved in their longitudinal extent. This facilitates the mounting of the plate in or on the receiving structure.
  • the snap arms are designed stiffer in the direction of action perpendicular to the plate as parallel to it. This is e.g. achieved by the shape of the cross section of the snap arms and causes a secure attachment of the plate by sufficient pressure exerted by the Schnapparme.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a housing part with a snap arm and an abutment
  • FIG. 2 shows the housing part of FIG. 1 with the printed circuit board inserted
  • Figure 3 is a perspective view of another housing part
  • FIG. 4 shows a partial section through the housing part of FIG. 3.
  • a plate in the form of a printed circuit board 2 is fastened in a housing part 1, which is only partially shown and forms a receiving structure.
  • the housing part 1 is e.g. designed as a trough-like bottom or lid part of a housing.
  • a bottom 1 a of the housing part 1 is a plurality of e.g. arranged four domes 3, the point-like abutment, each with a support surface. All bearing surfaces are located in a common plane parallel to the bottom 1 a. Each of the bearing surfaces and thus a cross section of the dome 3 is U-shaped, with a rounding of the U facing away from a wall 1 b of the housing part.
  • Each of the dome 3 is assigned a snap arm 4.
  • Each of the snap arms 4 is directly integrally formed with and on a wall 1 b of the housing part 1 in the interior projecting.
  • a length of the snap-action arm 4 is dimensioned such that its free end is at a predetermined distance in the region of the associated support surface and that elastic movements of the free end are made parallel and perpendicular to the support surface and thus also parallel to a main surface of the circuit board 2.
  • the distance between the support surface and a contact surface - which is a side facing the support surface in the region of the free end - is dimensioned so that it corresponds to undersize of a thickness of the printed circuit board 2. This ensures that the snap arm 4 presses the circuit board against the support surface.
  • a cross section of the snap arm 4 is substantially rectangular and tapers towards the free end. In this way, in conjunction with a length of the snap-action arm 4 and the material selection, the elasticity of the snap-action arm 4 and thus a restoring and pressing force can be set.
  • a lower side of the Schnapparms 4 according to the figures is parallel to the bottom 1 a.
  • the snap-in arm 4 in plan view has a curvature or buckling in a rear (stress away) region such that the free end is closer to a corresponding axis of the printed circuit board 2 than the remaining region.
  • an essential part of the snap-action arm 4 does not project beyond the printed circuit board 2 and is therefore available for components.
  • the pressing surface is formed on the underside of the snap arm 2, which is formed protruding down from the bottom outstanding. As a result, only a predetermined small area of the circuit board 2 is required for the attachment.
  • the contact surface and the bearing surface are opposite each other.
  • the circuit board 2 For mounting the circuit board 2, it is inserted in the intended orientation in the housing part 1.
  • the snap arms 4 are elastically deflected laterally by a tool.
  • the snap arms 4 slide into their holding positions and thus fix the printed circuit board 2 in the housing part 1. If necessary, the sliding must be mechanically supported.
  • the undersize of the distance between the bearing surfaces and the contact surfaces with respect to the thickness of the printed circuit board 2 causes a slight bias, so that a secure attachment is ensured.
  • Second embodiment differs from the first one besides the shape of the housing part 1 by the following:
  • the domes 3 have a circular cross-section.
  • Each of the snap arms 4 is indirectly mounted in an associated corner region of the approximately cuboid housing part 1 via two wings 5 and a support 6.
  • the support 6 has a circular cross section and is spaced from associated walls 1 b formed on the bottom 1 a. It is stabilized by the wings 5, which are formed between the associated walls 1 b and the support 6.
  • the wings 5 include a right angle.
  • the housing part 1, the dome 3, the snap arms 4, the wings 5 and the supports 6 are integrally formed.
  • the second embodiment corresponds to the first.
  • the assembly of the printed circuit board 2 takes place as in the first embodiment.
  • the snap arms (4) are preferably made in one piece with the receiving structure (1) as part of a housing and the abutment (3) made of plastic by injection molding.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the housing part has sufficient rigidity and the snap arms on the required elasticity.

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Platte (2), umfassend eine Aufnahmekonstruktion (1) mit einem Widerlager (3) zur Aufnahme der Platte (2) und Mittel zum Befestigen (4) der Platte (2). Die Vorrichtung soll mit geringem Aufwand zu verwirklichen sein, mittlere Fertigungstoleranzen erlauben und wenig verschleißanfällig sein. Dies wird dadurch erreicht, dass die Mittel zum Befestigen mindestens einen Schnapparm (4) umfassen, der jeweils um eine Achse senkrecht zu einer Hauptfläche der Platte (2) elastisch verschwenkbar ist und die aufgenommene Platte (2) unter Vorspannung gegen das Widerlager drückt.

Description

Vorrichtung zum Befestigen einer Platte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Platte, umfassend eine Aufnahmekonstruktion mit einem Widerlager zur Aufnahme der Platte und Mittel zum Befestigen der Platte.
Solche Vorrichtungen sind an sich bekannt und werden z.B. als elektrische und/oder elektronische Vorrichtung mit einem Gehäuse als Aufnahmekonstruktion und mindestens einer Leiterplatte ausgeführt. Sie werden vielfach z.B. in Kraftfahrzeugen als Sensoren und/oder Steuervorrichtungen eingesetzt.
Zum Befestigen der Leiterplatte in oder an dem Gehäuse sind unterschiedliche Möglichkeiten bekannt wie Schrauben, Kleben, Heißvernieten (Heatstacking) oder Verras- ten.
Schrauben und Kleben haben den Nachteil, dass sie relativ aufwändig sind.
Auch das Heißvernieten ist relativ aufwändig und erfordert Spezialwerkzeug. Eine Verbindung zwischen den Nieten und der Platte ist starr, wodurch höhere mechanische Spannungen entstehen können.
Die bekannten Rastverbindungen umfassen Rastmittel, die um eine Achse parallel zu einer Ebene einer Hauptfläche der Platte sind. Hierdurch ist eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit einzuhalten; z.B. können Dickentoleranzen der Platte nicht ausgeglichen werden. Es können beim Betrieb des Kraftfahrzeugs Vibrationen zwischen der Platte und der Aufnahmekonstruktion entstehen, die zu Verschleiß führen können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Befestigung einer Platte zu schaffen, die mit geringem Aufwand zu verwirklichen ist, mittlere Fertigungstoleranzen erlaubt und wenig verschleißanfällig ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Mittel zum Befestigen umfassen mindestens einen Schnapparm, der jeweils um eine Achse senkrecht zu einer Hauptfläche der Platte elastisch verschwenkbar ist und die aufgenommene Platte unter Vorspannung gegen das Widerlager drückt. Die Verschwenkbarkeit jedes der Schnapparme senkrecht zu der Hauptfläche bewirkt, dass ein Abstand zwischen dem Widerlager und einer Anpressfläche - dies ist eine ebene Fläche durch ein dem Widerlager zugewandtes Ende des Schnapparms - kleiner sein kann als eine mittlere Dicke der Platte. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Schnapparme einen vorbestimmten mittleren Druck auf die Platte ausüben. Dies verhindert - selbst bei z.B. Temperaturschwankungen und innerhalb vorgegebener Fertigungstoleranzen - sicher eine Vibration zwischen der Platte und der Aufnahmekonstruktion, die die elektrischen Funktionen stören kann und zu einem schnelleren Verschleiß führt. Die Elastizität vereinfacht die Montage.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung ist die Platte eine Leiterplatte. Hierfür ist die Erfindung besonders vorteilhaft einsetzbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Aufnahmekonstruktion Teil eines Gehäuses. Hierbei ist die Platte sowohl gehalten als auch vor äußeren Einflüssen geschützt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Widerlager linienartig ausgebildet und unterstützt einen Randbereich der Platte. Hierbei kann ohne weitere Maßnahmen z.B. ein Rahmen oder Stirnseiten von Wänden für eine Auflage der Platte genutzt werden.
Alternativ ist das Widerlager punktartig ausgebildet, das heißt, mit einer kleinen, runden oder rechteckigen Auflagefläche von z.B. 2 mm2. Die Widerlager sind hierbei in Form von Domen gebildet, die aus einer Boden- oder Deckelfläche ragen und ebene Stirnseiten als Auflagefläche aufweisen. Hier wird nur wenig Fläche der Platte für die Lagerung benötigt. Eine Anzahl der punktartigen Widerlager entspricht z.B. der Anzahl der Schnapparme; zusätzlich können Einpressdome vorhanden sein. Bei der punktartigen Ausbildung der Widerlager ist eine Anlagefläche jedes der Schnapparme vorteilhaft dem zugeordneten Widerlager gegenüberliegend angeordnet. Hierdurch wird eine Anpresskraft des Schnapparms geradlinig über die Leiterplatte in das Widerlager eingeleitet. Dies verhindert die Einleitung von Biegemomenten in die Leiterplatte, so dass diese weitgehend frei von mechanischen Spannungen bleibt und entsprechend preiswerter gefertigt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Schnapparme einstückig mit der Aufnahmekonstruktion gefertigt, insbesondere aus Kunststoff im Spritzgussverfahren. Dies vereinfacht die Fertigung.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Schnapparme in ihrer Längserstreckung gekrümmt ausgebildet. Dies erleichtert die Montage der Platte in oder an der Aufnahmekonstruktion.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Schnapparme in Wirkrichtung senkrecht zu der Platte steifer ausgeführt als parallel dazu. Dies wird z.B. durch die Form des Querschnitts der Schnapparme erreicht und bewirkt eine sichere Befestigung der Platte durch ausreichenden Druck, den die Schnapparme ausüben.
Anhand der beigefügten schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseteils mit einem Schnapparm und einem Widerlager,
Figur 2 das Gehäuseteil der Figur 1 mit eingelegter Leiterplatte,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines anderen Gehäuseteils und
Figur 4 einen Teilschnitt durch das Gehäuseteil der Figur 3.
Erstes Ausführungsbeispiel Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist in einem Gehäuseteil 1 , das nur teilweise dargestellt ist und eine Aufnahmekonstruktion bildet, eine Platte in Form einer Leiterplatte 2 befestigt.
Das Gehäuseteil 1 ist z.B. als wannenartiges Boden- oder Deckelteil eines Gehäuses ausgebildet.
An einem Boden 1 a des Gehäuseteils 1 ist eine Vielzahl von z.B. vier Domen 3 angeordnet, die punktartige Widerlager mit jeweils einer Auflagefläche bilden. Alle Auflageflächen befinden sich in einer gemeinsamen Ebene parallel zu dem Boden 1 a. Jede der Auflageflächen und somit ein Querschnitt der Dome 3 ist U- förmig, wobei eine Rundung des U von einer Wandung 1 b des Gehäuseteils weg weist.
Jedem der Dome 3 ist ein Schnapparm 4 zugeordnet. Jeder der Schnapparme 4 ist unmittelbar einstückig mit und an einer Wandung 1 b des Gehäuseteils 1 in dessen Inneres auskragend angeformt. Eine Länge des Schnapparms 4 ist so bemessen, dass sein freies Ende mit vorbestimmtem Abstand im Bereich der zugeordneten Auflagefläche ist und dass elastische Bewegungen des freien Endes parallel und senkrecht zu der Auflagefläche und somit auch parallel zu einer Hauptfläche der Leiterplatte 2 ermöglicht sind. Der Abstand zwischen der Auflagefläche und einer Anpressfläche - das ist eine der Auflagefläche zugewandten Seite im Bereich des freien Endes - ist so bemessen, dass er mit Untermaß einer Dicke der Leiterplatte 2 entspricht. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Schnapparm 4 die Leiterplatte gegen die Auflagefläche drückt.
Ein Querschnitt des Schnapparms 4 ist im Wesentlichen rechteckig und verjüngt sich zu dem freien Ende hin. Hierdurch kann im Zusammenspiel mit einer Länge des Schnapparms 4 und der Materialauswahl die Elastizität des Schnapparms 4 und damit eine Rückstell- und Anpresskraft eingestellt werden. Eine nach den Figuren untere Seite des Schnapparms 4 ist parallel zu dem Boden 1 a.
Weiterhin ist eine beim Einlegen der Leiterplatte 2 von dieser berührte (nach den Figuren 1 und 2 linke) Seitenfläche des Schnapparms 4 im Bereich des freien Endes so angeschrägt, dass eine Oberseite des Schnapparms 4 schmaler ist als seine Unterseite; ein Querschnitt des freien Endes ist also in etwa trapezförmig. Hierdurch ist eine Montage der Leiterplatte 2 in das Gehäuseteil 1 erleichtert.
Vorzugsweise weist der Schnapparm 4 in der Draufsicht in einem hinteren (von der Einspannung weg gerichteten) Bereich eine Krümmung oder Knickung derart auf, dass das freie Ende näher zu einer entsprechenden Achse der Leiterplatte 2 ist als der übrige Bereich. Hierdurch ragt ein wesentlicher Teil des Schnapparms 4 nicht über die Leiterplatte 2 und ist daher für Bauteile verfügbar.
Im Bereich des freien Endes ist an der Unterseite des Schnapparms 2 die Anpressfläche ausgebildet, die nach unten aus der Unterseite herausragend angeformt ist. Hierdurch wird nur eine vorbestimmte kleine Fläche der Leiterplatte 2 für die Befestigung benötigt. Die Anpressfläche und die Auflagefläche liegen sich gegenüber.
Zwischen der Auflagefläche und der nach den Figuren 1 und 2 linken Seitenfläche ist eine nach oben weisende untere Schräge ausgebildet. Dies erleichtert bei der Montage der Leiterplatte 2 ein Gleiten des freien Endes in eine Halteposition des Schnapparms 4.
Zur Montage der Leiterplatte 2 wird diese in der vorgesehenen Ausrichtung in das Gehäuseteil 1 eingeführt. Hierbei werden die Schnapparme 4 elastisch durch ein Werkzeug seitlich ausgelenkt.
Spätestens wenn die Leiterplatte 2 die Auflageflächen berührt, gleiten die Schnapparme 4 in ihre Haltepositionen und fixieren so die Leiterplatte 2 in dem Gehäuseteil 1 . Gegebenenfalls muss das Gleiten mechanisch unterstützt werden. Das Untermaß des Abstands zwischen den Auflageflächen und den Anpressflächen gegenüber der Dicke der Leiterplatte 2 bewirkt eine leichte Vorspannung, so dass eine sichere Befestigung gewährleistet ist.
Zweites Ausführungsbeispiel Ein zweites Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten neben der Form des Gehäuseteils 1 durch Folgendes:
Die Dome 3 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Jeder der Schnapparme 4 ist in einem zugeordneten Eckbereich des in etwa quaderförmigen Gehäuseteils 1 mittelbar über zwei Flügel 5 und eine Stütze 6 befestigt.
Die Stütze 6 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist beabstandet von zugeordneten Wandungen 1 b an dem Boden 1 a angeformt. Sie ist durch die Flügel 5 stabilisiert, die zwischen den zugeordneten Wandungen 1 b und der Stütze 6 gebildet sind. Die Flügel 5 schließen einen rechten Winkel ein.
Das Gehäuseteil 1 , die Dome 3, die Schnapparme 4, die Flügel 5 und die Stützen 6 sind einstückig geformt.
Im Übrigen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten.
Die Montage der Leiterplatte 2 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel.
In beiden Ausführungsformen sind die Schnapparme (4) vorzugsweise einstückig mit der Aufnahmekonstruktion (1 ) als Teil eines Gehäuses und dem Widerlager (3) aus Kunststoff im Spritzgussverfahren gefertigt. Als Kunststoff kommt dabei zum Beispiel PBT (Polybutylenterephthalat) in Betracht. Damit weist das Gehäuseteil genügend Steifigkeit und die Schnapparme die erforderliche Elastizität auf. Bezugszeichenliste Gehäuseteila Bodenb Wandung Leiterplatte Dom
Schnapparm Flügel Stütze

Claims

Vorrichtung zum Befestigen einer Platte Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Befestigen einer Platte (2), umfassend
eine Aufnahmekonstruktion (1 ) mit mindestens einem Widerlager (3) zur Aufnahme der Platte (2)
und Mittel zum Befestigen (4) der Platte (2),
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Befestigen mindestens einen Schnapparm (4) umfassen, der jeweils um eine Achse senkrecht zu einer Hauptfläche der Platte (2) elastisch verschwenkbar ist und die aufgenommene Platte (2) unter Vorspannung gegen das Widerlager (3) drückt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Leiterplatte (2) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekonstruktion (1 ) Teil eines Gehäuses ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (3) linienartig ausgebildet ist und einen Randbereich der Platte (2) unterstützt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (3) punktartig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Auflagefläche jedes der Schnapparme (4) dem zugeordneten Widerlager (3) gegenüberliegend angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnapparme (4) einstückig mit der Aufnahmekonstruktion (1 ) und dem Widerlager (3) gefertigt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Schnapparme (4) einstückig mit der Aufnahmekonstruktion (1 ) als Teil eines Gehäuses und dem Widerlager (3) aus Kunststoff im Spritzgussverfahren gefertigt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnapparme (4) in ihrer Längserstreckung gekrümmt ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnapparme (4) in Wirkrichtung senkrecht zu der Platte (2) steifer ausgeführt sind als parallel dazu.
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