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Die Erfindung betrifft ein elektrisches/elektronisches Gerät, insbesondere Steuergerät oder Messgerät, mit mindestens einer Leiterplatte, auf der elektrische/elektronische Komponenten angeordnet sind, mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte, mit mindestens einem ein Gehäuseteil des Gehäuses bildenden Deckelelement und mit Mitteln zur Anordnung und Befestigung der Leiterplatte in dem Gehäuse.
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Ferner betrifft die Erfindung für ein Gehäuse für ein elektrisches/elektronisches Gerät, insbesondere wie zuvor beschrieben, mit einem Gehäuse zur Aufnahme mindestens einer Leiterplatte, mit mindestens einem ein Gehäuseteil des Gehäuses bildenden Deckelelement und mit Mitteln zur Anordnung und Befestigung der Leiterplatte.
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Stand der Technik
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Gehäuse und elektrische/elektronische Geräte der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So sind Messgeräte bekannt, die ein mehrteiliges Gehäuse aufweisen, wobei eine Leiterplatte zunächst an einem als Frontplatte ausgebildeten Deckelelement vormontiert wird, um anschließend in einem ersten Gehäuseteil verschraubt und danach mit einem zweiten Gehäuseteil verschraubt zu werden. Hierbei sind mehrere Schritte notwendig, um das Gehäuse beziehungsweise das Messgerät zu montieren. Darüber hinaus müssen Toleranzen bei der Fertigung und Montage genau eingehalten werden, um eine zu hohe Belastung der montierten Leiterplatte zu vermeiden, und um die Verschraubung durchführen zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass die mindestens eine Leiterplatte auf einfache und kostengünstige Art und Weise in dem Gehäuse anordenbar und befestigbar ist, wobei insbesondere Fertigungstoleranzen großzügiger ausgelegt werden können.
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Das erfindungsgemäße Gerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel wenigstens ein Stützelement aufweisen, das eine Aufnahmenut, in welche zumindest eine Seitenkante beziehungsweise ein Seitenrand der Leiterplatte bereichsweise, insbesondere zur Vormontage an der Leiterplatte, aufgenommen ist, und wenigstens ein Federelement, das zwischen Leiterplatte und Gehäuse vorgespannt ist, aufweist.
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Das Stützelement nimmt also die Leiterplatte seitlich auf und liegt somit im Wesentlichen seitlich zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse beziehungsweise einer Gehäusewand des Gehäuses. Durch die Aufnahmenut des Stützelementes lässt sich das Stützelement an der Leiterplatte auf einfache Art und Weise vormontieren und zusammen mit der Leiterplatte in das Gehäuse einbringen, insbesondere einschieben. Durch das das Federelement aufweisende Stützelement wird die Leiterplatte in dem Gehäuse spielfrei unabhängig etwaiger Toleranzen der Einzelteile des Geräts beziehungsweise des Gehäuses zumindest in Wirkrichtung des Federelementes gehalten. Vorzugsweise ist dazu die Aufnahmenut des Stützelementes zur spielfreien Aufnahme des Seitenrandes der Leiterplatte ausgebildet, sodass eine sichere und belastbare Verbindung zwischen Stützelement und Leiterplatte besteht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Federelement als Blattfeder ausgebildet ist. Die Blattfeder stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, das Federelement zu realisieren. Besonders bevorzugt ist die Blattfeder dabei derart ausgebildet oder an dem Stützelement angeordnet, dass sie sich in Einschubrichtung der Leiterplatte in das Gehäuse erstreckt. Dadurch wirkt die Blattfeder gleichzeitig als Einführ- beziehungsweise Zentrierhilfe bei der Montage des Geräts.
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Besonders bevorzugt ist das Federelement, insbesondere die Blattfeder, einstückig mit dem Stützelement ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung wird die Montage weiter erleichtert. Bevorzugt ist das Stützelement insgesamt aus Kunststoff gefertigt, sodass auch eine einteilige Ausbildung mit der Blattfeder eine kostengünstige Herstellung erlaubt. Die Blattfeder ist dabei besonders bevorzugt als ein Blattfederstreifen ausgebildet, der an wenigstens einem Ende, bevorzugt an seinen beiden Enden einstückig mit dem Stützelement verbunden ist und in seinem freien mittleren Abschnitt von dem Stützelement vorsteht, sodass es mit der Innenseite des Gehäuses in Berührungskontakt zur Aufbringung der Vorspannkraft durch seine elastische Verformung gelangt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützelement wenigstens zwei Federelemente aufweist, die in unterschiedliche Richtungen, insbesondere senkrecht zueinander, eine Federkraft bereitstellen beziehungsweise wirken. Beide Federelemente sind dabei zweckmäßigerweise gemäß dem vorstehenden beschriebenen Federelement ausgebildet und wirken mit unterschiedlichen Seiten des Gehäuses beziehungsweise mit unterschiedlichen Gehäusewänden zusammen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Federelemente mit Gehäusewänden zusammenwirken, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind, besonders bevorzugt derart, dass im montierten Zustand eine Federkraft wie zuvor beschrieben seitlich auf die Leiterplatte wirkt, und eine andere Federkraft bevorzugt senkrecht zur Ebene der Leiterplatte. Dadurch wird die Leiterplatte insgesamt sicher in dem Gehäuse gestützt, gehalten und ausgerichtet. Bevorzugt ist die Höhe des Stützelementes derart gewählt, dass das Stützelement oberhalb und unterhalb der Leiterplatte sicher in Anlagekontakt mit dem Gehäuse gelangt, wobei zumindest an einer der Kontaktstellen das eine der beiden Federelemente vorgesehen ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Stützelementes jeweils wenigstens ein Federelement vorgesehen ist. Ein weiteres Federelement ist zweckmäßigerweise auf der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite des Stützelementes angeordnet, besonders bevorzugt auf Höhe der Leiterplatte, um eine besonders vorteilhafte Kraftübertragung zu erreichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmenut wenigstens ein Haltemittel zur Vormontage des Stützelementes einer Leiterplatte aufweist. Besonders bevorzugt ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass sie zusammen mit der Leiterplatte eine Presspassung zu deren reibschlüssigen Halterung bildet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass grundsätzlich das Haltemittel formschlüssig und/oder kraftschlüssig das Stützelement an der Leiterplatte arretiert. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass dem Stützelement und/oder der Leiterplatte Rastmittel zugeordnet sind, die eine rastende Arretierung des Stützelementes einer Leiterplatte erlauben. Hierzu sind vorzugsweise Rastnasen, die bereichsweise elastisch verformbar sind, an dem Stützelement vorgesehen, die in entsprechende Aufnahmen oder Aussparungen in der Leiterplatte rastend eingreifen beziehungsweise eingreifen können.
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Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Leiterplatte wenigstens einen seitlichen Anschlag für das Stützelement in Einschubrichtung und/oder entgegen der Einschubrichtung der Leiterplatte in das Gehäuse aufweist. Der Anschlag ist somit insbesondere in Richtung der Längserstreckung der Blattfedern angeordnet beziehungsweise ausgerichtet, sodass beim Einschieben der Leiterplatte mit dem daran montierten Stützelement dieses sich nicht von der Leiterplatte in Einschubrichtung lösen kann, sondern sicher durch die Leiterplatte in das Gehäuse eingeschoben wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse von einem becherförmigen Gehäuseteil und dem Deckelelement, das das offene Ende des becherförmigen Gehäuseteils verschließt, gebildet ist. das Deckelelement ist bevorzugt als Frontplatte ausgebildet, in welcher vorzugsweise auch elektrische Anschlüsse zur Kontaktierung der Leiterplatte angeordnet/ausgebildet sind.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Frontplatte beziehungsweise das Deckelelement wenigstens eine zweite Aufnahmenut oder Aufnahmevorrichtung zur bereichsweisen Aufnahme der Leiterplatte an einer ihrer Seitenkanten aufweist. Dadurch lässt sich die Frontplatte beziehungsweise das Plattenelement an der Leiterplatte ebenfalls vormontieren. Bevorzugt bilden die Leiterplatte, dass Deckelelement und das Stützelement zusammen eine Vormontagebaugruppe. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Stützelemente vorgesehen, die wie obenstehend beschrieben ausgebildet sind. Die Stützelemente sind dabei besonders bevorzugt an zwei gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte angeordnet, um die Leiterplatte beidseitig in dem Gehäuse zu stützen. Zweckmäßigerweise sind die Stützelemente an Seitenkanten der Leiterplatte vorgesehen, die sich in einem Winkel, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der dem Deckelelement zugewandten Seitenkante erstrecken.
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Das erfindungsgemäße Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel wenigstens ein Stützelement aufweisen, dass eine Aufnahmenut oder Aufnahmevorrichtung aufweist, in welcher wenigstens eine Seitenkante der Leiterplatte, insbesondere zur Vormontage an der Leiterplatte, bereichsweise aufnehmbar ist, und wenigstens ein Federelement, das in dem Gehäuse zwischen Leiterplatte und Gehäuse vorspannbar ist. Es ergeben sich hierdurch die obenstehend bereits genannten Vorteile. Weitere Ausführungsformen des Gehäuses ergeben sich ebenfalls aus dem bereits Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 ein elektrisches/elektronisches Gerät in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine Vormontagebaugruppe des Geräts in einer perspektivischen Darstellung und
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3 eine vereinfachte Schnittdarstellung des Geräts.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein elektrisches/elektronisches Gerät 1, das vorliegend als Messgerät ausgebildet ist. Das Gerät weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem elektrische/elektronische Komponenten angeordnet sind. Das Gehäuse 2 ist dicht verschlossen, sodass die Komponenten vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Dabei ist das Gehäuse 2 vorliegend zweiteilig ausgebildet. Ein erstes Gehäuseteil 3 ist becherartig mit einem geschlossenen Boden und einer sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Boden über den gesamten Umfang erstreckenden Seitenwand 4 ausgebildet. Ein zweites Gehäuseteil 5 ist als Deckelelement 6 ausgebildet, das die dem Boden gegenüberliegende offene Seite des Gehäuseteils 3 verschließt. An dem Deckelelement 6 sind mehrere elektrische Anschlüsse 7, 8 sowie eine Anzeige 9 angeordnet. Die Anschlüsse 7, 8 dienen zur Kontaktierung der in dem Gehäuse 2 angeordneten Komponenten.
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2 zeigt eine Vormontagebaugruppe 10 des Geräts 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die Vormontagebaugruppe 10 umfasst das Deckelelement 6, eine Leiterplatte 11, auf der die Komponenten angeordnet und elektrisch miteinander und mit den Anschlüssen 7, 8 verbunden sind, sowie zwei Stützelemente 12 und 13. Das Deckelelement 6 weist vorliegend auf seiner Innenseite 14 zwei Haltemittel 15 für die Leiterplatte 11 auf. Diese Haltemittel 15 bilden jeweils eine Aufnahmenut oder Aufnahmevorrichtung, in welche die Leiterplatte vorzugsweise mit einer ihrer Seitenkanten beziehungsweise mit einem Seitenrand einschiebbar ist. Dadurch ist eine einfache Vormontage und elektrische Kontaktierung der Leiterplatte 11 an dem Deckelelement 6 gewährleistet. Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, die Leiterplatte 11 an dem Deckelelement 6 durch eine oder mehrere Verschraubungen zu befestigen. Vorzugsweise sind die Aufnahmenuten der Halteelemente 15 derart ausgebildet, dass eine Presspassung zwischen Leiterplatte 11 und der jeweiligen Aufnahmenut gebildet wird, die einen sicheren Halt der Leiterplatte 11 gewährleistet.
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Die beiden Stützelemente 12, 13 sind gleich ausgebildet und weisen eine rechteckförmige Grundform auf, mit einer Länge l, einer Höhe h und einer Breite d. Die Breite d ist im Verhältnis zur Länge und Höhe des Stützelementes 12 klein ausgebildet. Die Höhe h ist dabei kleiner gewählt als die lichte Weite des Innenraums des Gehäuses 2.
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Auf der der Leiterplatte 11 zugewandten Seite weist das jeweilige Stützelement 12, 13 eine sich über die gesamte Länge l erstreckende Aufnahmenut 16 auf, deren lichte Weite beziehungsweise Höhe derart gewählt ist, dass die Aufnahmenut 16 eine Presspassung mit der Leiterplatte 11 bildet, sodass das Stützelement 12, 13 durch seitliches Aufschieben auf die Leiterplatte 11 und durch bereichsweise Aufnahme der jeweiligen Seitenkante der Leiterplatte 11 in die Aufnahmenut 16 verliersicher an der Leiterplatte 11 befestigbar beziehungsweise befestigt ist. Die Aufnahmenut 16 des jeweiligen Stützelements 12, 13 ist dabei randoffen, also in Längserstreckung offen ausgebildet, sodass das jeweilige Stützelement 12, 13 grundsätzlich an der Leiterplatte 11 längsverschieblich angeordnet ist.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte 11 dabei eine seitliche Ausnehmung an der Stelle auf, an welcher das jeweilige Stützelement 12, 13 anbringbar ist. Durch die Ausnehmung 17 wird jeweils in Längserstreckung gesehen ein Axialanschlag 18 beidseitig des Stützelements 12, 13 gebildet, der verhindert, dass sich das Stützelement 12, 13 von der Leiterplatte durch eine Schiebebewegung in Längserstreckung löst. Insbesondere wird dadurch gewährleistet, dass wenn die Vormontagebaugruppe 10 in das Gehäuseteil 3 eingeschoben wird, wie durch einen Pfeil 19 angedeutet, die Stützelemente 12, 13 nicht ihre vorbestimmte Position verlieren. Auch beim Herausziehen der Vormontagebaugruppe 10 aus dem Gehäuseteil 3 wird dadurch erreicht, dass die Stützelemente 12, 13 an der Leiterplatte 11 gehalten bleiben und zusammen mit der Leiterplatte 11 aus dem Gehäuseteil 3 entnommen werden können.
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Vorliegend weisen die Stützelemente 12, 13 parallel zu den Aufnahmenuten 16 jeweils eine weitere Aufnahmenut 20 zur Aufnahme einer zweiten optionalen Leiterplatte auf. Selbstverständlich können die Stützelemente 12, 13 jeweils aber auch mit nur einer Aufnahmenut 16 oder mit mehr als zwei Aufnahmenuten zur Aufnahme entsprechend vieler Leiterplatten ausgebildet sein.
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Die Stützelemente 12, 13 sind jeweils mit mehreren Federelementen 21, 22 und 23 versehen. Die Federelemente 21, 22 und 23 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils als Blattfedern ausgebildet und an ihren Enden einstückig mit dem jeweiligen Stützelement 12, 13 ausgebildet, wobei alternativ auch eine zweiteilige Ausbildung vorgesehen sein kann. Die Federelemente 21 bis 23 erstrecken sich dabei jeweils in Längserstreckung gemäß Länge l über das jeweilige Stützelement 12, 13. Das Federelement 21 ist dabei auf der Oberseite des Stützelementes 12, 13 angeordnet und steht über die Höhe h hinaus vor. Die Federelemente 22 und 23 sind auf der der Leiterplatte 11 abgewandten Seite des jeweiligen Stützelements 12, 13 angeordnet und stehen ebenfalls über das jeweilige Stützelemente 12, 13 seitlich vor. Die Federelemente 21, 22, 23 beziehungsweise die jeweiligen Blattfedern sind elastisch verformbar ausgebildet, sodass sie durch Aufbringen einer entsprechenden Kraft in Richtung des jeweiligen Stützelementes 12, 13 verformbar sind.
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3 zeigt hierzu eine vereinfachte Schnittdarstellung durch das Gerät 1, wenn also die Vormontagebaugruppe 10 in dem Gehäuseteil 3 angeordnet ist. Dabei ist der Schnitt durch das Stützelement 12 auf halber Länge l/2 gezeichnet. Die Stützelemente 12, 13 sind derart ausgebildet, dass die Federelemente 21, 22, 23 in verbautem Zustand innen an dem Gehäuseteil 3 anliegen und dadurch vorgespannt werden. Dadurch zentrieren sich die Stützelemente 12, 13 von selbst in dem Gehäuseteil 3 und damit auch die Leiterplatte 11. Hierdurch wird eine einfache und sichere Montage der Leiterplatte 11 in dem Gehäuse 2 ohne weitere Befestigungsmittel gewährleistet, bei welcher keine hohen Anforderungen an Fertigungstoleranzen des Gehäuses 2 gestellt werden, sodass zum einen die Montage erleichtert wird und andererseits die Herstellung des Geräts 1 kostengünstiger ausfällt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirken dabei die Federelemente 21 und 22 beziehungsweise 21 und 23 in unterschiedliche Richtungen, nämlich senkrecht zueinander, sodass das Federelement 21 mit seinem oberen Abschnitt des Gehäuseteils 3 und die Federelemente 22, 23 mit einem Seitenabschnitt des Gehäuseteils 3 zusammenwirken.
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Optional ist vorgesehen, dass auch auf der den Federn 21 gegenüberliegenden Seitenstützelements 12 beziehungsweise 13 ein weiteres Federelement 24, wie in 3 dargestellt, vorgesehen ist, das gemäß dem Federelement 21 als Blattfeder ausgebildet ist. Entsprechendes gilt für das Stützelement 13. Die Ausbildung der Federelemente 21 bis 24 als Blattfedern, die sich in Längsrichtung des Stützelements 12, 13 erstrecken, hat den Vorteil, dass beim Einschieben der Vormontagebaugruppe 10 diese in dem Gehäuseteil 3 automatisch ausgerichtet und zentriert wird. Bevorzugt sind die Stützelemente 12, 13 derart ausgebildet, dass nach der Montage die Stützelemente 12 und 13 unter einer definierten Vorspannung stehen, die eine permanente spielfreie Positionierung der Stützelemente 11, 12 und damit der Leiterplatte 11 an dem Gehäuse 2 erzeugen, wobei auch eine definierte Stabilität der Vormontagebaugruppe 10 und des Geräts 1 insgesamt gegenüber statischen und auch dynamischen Belastungen, wie beispielsweise Vibrationen, Stöße oder dergleichen, gewährleistet. Die Dimensionen der Stützelemente 12, 13 sind also in Abhängigkeit von den Abmaßen des Gehäuses 2 sowie der darin anzuordnenden Leiterplatte 11 vorzugsweise derart zu wählen, sodass die Federelemente 21, 22, 23 und/oder 24 stets vorgespannt in dem Gehäuse 2 vorliegen. Die Stützelemente 12, 13 sind dabei beispielsweise aus Kunststoff gefertigt.
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Selbstverständlich ist auch eine andere als die dargestellte Ausbildung der Federelemente 21 bis 24 denkbar, beispielsweise nur einendig mit dem jeweiligen Stützelement 12, 13 verbundene Blattfedern, oder elastisch verformbare und an dem jeweiligen Stützelement 12, 13 angebrachte Stützelemente oder dergleichen. Auch ist es denkbar, die Federelemente 21 bis 24 als Schraubenfedern auszubilden, die einendig mit dem jeweiligen Stützelement 12, 13 und anderendig mit einem Gleitstück verbunden sind, welches ein einfaches Einführen und Vorspannen der jeweiligen Schraubenfeder in das beziehungsweise in dem Gehäuse 2 erlaubt.
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Das Deckelelement 6 verschließt das offene Ende des Gehäuseteils 3 vollständig und bevorzugt dichtend, sodass die Komponenten auf der jeweiligen Leiterplatte 11 sicher in dem Gehäuse 2 geschützt angeordnet sind. Durch die seitliche Anbringung der Stützelemente 12, 13 wird eine optimale Bestückung der jeweiligen Leiterplatte 11 ermöglicht und gleichzeitig der spielfreie Sitz unabhängig etwaiger Toleranzen der Einzelteile an dem Gehäuse 2 vertikal und horizontal gewährleistet. Die aus Kunststoff gefertigten Stützelemente 12, 13 verhindern darüber hinaus einen Spannungsüberschlag. Selbstverständlich können auch noch weitere entsprechende Stützelemente an der Leiterplatte 11 vorgesehen sein. Auch ist es denkbar, nur eines der Stützelemente 12, 13 vorzusehen. Bevorzugt sind die mehreren Stützelemente jeweils an einer sich parallel zur Einschubrichtung (Pfeil 19) erstreckenden Seitenkante der Leiterplatte 11 angeordnet. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, ein oder mehrere Stützelemente an der dem Boden zugewandten Seitenkante der Leiterplatte 11 vorzusehen.
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Zur endgültigen Montage wird das Deckelelement 6 an dem Gehäuseteil 3 verschraubt, wie in 1 gezeigt. Hierdurch wird ein kompaktes und stabiles Gerät 1 über die Lebensdauer gewährleistet.