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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, insbesondere
für ein
Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuseabschnitt,
Bauteilgruppen und mit einem Deckel zur Abdeckung des Gehäuseabschnitts.
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Ein
bisher bekannter Aufbau und dazugehörige Verbindungstechnik für Steuervorrichtungen
in der Automobilindustrie, wie zum Beispiel Steuergeräte für ABS, TCS,
ESP und dergleichen, ist geprägt
von klassischen Kontaktiermethoden wie Löten, Schweißen oder Bonden. In Abhängigkeit
von der Substrattechnologie, zum Beispiel bei einer Hybridkeramik,
werden heute elektrische Verbindungen sogar nur durch Bonden realisiert.
Diese Kontaktiertechnologie schränkt
jedoch auch die Möglichkeit
der Wahl des mechanischen Aufbaus eines solchen Gerätes oder
einer solchen Vorrichtung ein, da die Zugänglichkeit von Komponenten
oder die Freiräume
für den
einen Bondvorgang ausführenden
Bondkopf die Gestaltungsmöglichkeiten
begrenzen. Ein weiteres wichtiges Kriterium besteht beim Betrieb
der Elektronik solcher Steuervorrichtungen darin, die dabei entstehende
Wärme abzuleiten.
Hierbei wird heute ein relativ großer Aufwand betrieben, und
die Konstruktionen sind relativ kompliziert. Typischerweise wird
ein mehrschaliges Kunststoffgehäuse
mit mehreren metallischen Wärmesenken
versehen, welche über
Buchsen und Schrauben die Wärme
durch Wärmeleitung
an den zugehörigen
Geräteblock übertragen,
zum Beispiel einen Hydraulikblock.
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VORTEILE DER
ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuseabschnitt,
Bauteilgruppen und mit einem Deckel zur Abdeckung des Gehäuseabschnitts
weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass im bzw. am Deckel Bauteilgruppen angeordnet sind,
die mit dem Gehäuseabschnitt
lösbar über elastische
Kontaktelemente elektrisch verbunden sind. Dadurch ist eine einfache
Kontaktierung im Laufe eines Montagevorgangs möglich, ohne dass eine Bondierung
oder eine andere komplizierte Verbindungstechnik eingesetzt wird.
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Gemäß der Erfindung
sind am bzw. innerhalb eines Deckels mit Wärme ableitenden Eigenschaften Leistungs-Steuerungsbauteile
aufgebracht, die ihre Verlustwärme
direkt durch Wärmeleitung
an den Deckel übertragen,
der sie seinerseits an die Umgebung bzw. an einen Geräteblock
als Wärmesenke ableitet.
Die Steuerungsbauteile sind elektrisch über lösbare Kontaktmittel mit einem
Gehäuseabschnitt
der Steuervorrichtung verbunden, welcher weitere Steuerungsbauteile
aufweist. Die Kontaktmittel wirken mit Kontaktabschnitten zusammen,
wobei deren Zusammenwirken vorteilhaft einfach während der Montage des Deckels
erfolgt. Bei den Kontaktmitteln handelt es sich um als Kontaktfedern
ausgebildete Kontaktelemente, die entweder auf den Steuerungsbauteilen,
oder derem Substrat aufgebracht sind, oder integraler Bestandteil
des Gehäuses sind
und beim zugehörigen,
jeweiligen Kontaktpartner auf einem Kontaktabschnitt kontaktieren.
Vorteilhaft ist dieses bei Gehäuseabschnitten,
die in MID-Technologie (Molded Interconnected Device) hergestellt
sind oder schon eingelegte Metallteile oder Leiterbahnen zur elektrischen
Weiterleitung von Signalen und Energie aufweisen.
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Ein
weiterer Vorteil besteht ergibt sich daraus, dass die Vereinfachung
der Kontaktierung eine Reduzierung des Aufbaus der Steuervorrichtung
ergibt.
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Eine
Steuervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem
Gehäuseabschnitt
zur Aufnahme von Kontaktbahnen, Bauteilgruppen, Steuerungsbauteilen
und Verbindungselementen und mit einem Deckel zur Abdeckung des
Gehäuseabschnitts
ist dadurch gekennzeichnet, dass im bzw. am Deckel Bauteilgruppen
und Steuerungsbauteile angeordnet sind, die mit dem Gehäuseabschnitt
lösbar über elastische
Kontaktelemente elektrisch verbunden sind.
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Hierbei
besteht eine Vereinfachung darin, dass zum Beispiel ein Substrat
der Bauteilgruppen bzw. Steuerungsbauteile direkt auf einem beispielsweise
metallischen Deckel aufgebracht ist, der gleichzeitig als ein Gehäusebestandteil
der Steuervorrichtung vorgesehen sein kann. Dieses bietet eine vorteilhaft
einfache Wärmeableitung.
Weiterhin sind die Bauteile über
Kontaktelemente mit Kontaktabschnitten eines Gehäuseabschnitts lösbar kontaktiert,
was eine vorteilhaft einfache Montage und Demontage bei Wartung
ermöglicht.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der Deckel mit dem darin
eingebrachten Substrat unabhängig
von der gesamten Steuervorrichtung separat geprüft werden kann und somit als
eine Einheit für
sich herstellbar ist. Somit kann dann der Gehäuseabschnitt mit Steckern,
elektrischen Verbrauchern wie beispielsweise Spulen für Magnetventile,
und Hochleistungselektronik von 3 bis 4 Bauteilen auf 2 Bauteile
reduziert werden.
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Dabei
ist es bevorzugt, dass jeweils ein freies Ende eines Kontaktelementes
im zusammengebauten Zustand der Steuervorrichtung auf einem zugehörigen Kontaktabschnitt
aufliegt, wobei die so genannte Kontaktanpresskraft dieses freien
Endes durch ein Kraftspeicherelement erzeugt ist, was dadurch vorteilhaft
ausgebildet ist, dass das Kontaktelement selbst eine Feder ist.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist das Kontaktelement jeweils von einem
elastischen Kraftspeicherelement beaufschlagt.
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Für eine vorteilhaft
einfache Zusammensetzung der Steuervorrichtung ist es zweckmäßig, dass
die freien Enden der Kontaktelemente im zusammengebauten Zustand
der Steuervorrichtung auf den zugehörigen Kontaktabschnitten geführt in eine
Führung
einsetzbar sind, wobei die Führung
des Endes durch zueinander korrespondierende geometrische Gestaltung
von freien Enden von Kontaktelementen und zugehörigen Kontaktabschnitten ausgebildet
ist. Dabei ist eine Zentrierhilfe von besonderem Vorteil.
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Hierbei
ist es auch vorteilhaft, dass zunächst der Gehäuseabschnitt
zusammen mit den elektrischen Verbrauchern unabhängig von dem Deckel mit den
Hochleistungsbauteilen eingesetzt und zusammenbaubar ist, wobei
seine freie Zugänglichkeit
gewährleistet
ist, denn der Deckel mit den zu kontaktierenden Hochleistungsbauteilen
kann nachträglich
in einfachster Weise aufgesetzt werden, wobei die Kontatktierung
einfach und ohne Verwendung von Kabelbäumen und Steckverbindern ausführbar ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Deckel als Wärmesenke
für die
in bzw. an ihm angeordneten Bauteilgruppen und Steuerungsbauteile
metallisch ausgebildet und steht mit dem Geräteblock zur Wärmeübertragung
in Verbindung.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Deckel den Gehäuseabschnitt
aufnimmt und ihn vollständig
umschließt,
wobei nach außen
geführte
Verbindungselemente des Gehäuseabschnitts
gegenüber dem
Deckel abgedichtet ausgebildet sind. Dadurch ist es ermöglicht,
dass die Wärmeableitung
des Deckels direkt durch eine Verbindung an den Geräteblock
erfolgen kann, wodurch der Wärmewiderstand
der Wärmeableitung
reduziert ist und die Wärmeableitung
effektiver ist.
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Dabei
ist es von Vorteil, dass der Deckel mit dem aufgenommenen Gehäuseabschnitt
mit dem Geräteblock
abgedichtet lösbar
verbunden ist, wodurch Montagearbeiten vereinfacht werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist der Deckel mit dem aufgenommenen
Gehäuseabschnitt
mit dem Geräteblock
abgedichtet unlösbar
verbunden, wobei durch eine abgedichtete unlösbare Verbindung des Deckels
mit dem aufgenommenen Gehäuseabschnitt
mit dem Geräteblock
durch Ausbildung einer Verstemmung eine besonders einfache und intensive
Abdichtung und ein guter Wärmeübergang
erreicht wird.
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Zusätzlich ist
es von besonderem Vorteil, dass der Deckel eine elektromagnetische
Abschirmung aufweist, die mit einem entsprechenden Potenzial elektrisch
verbunden ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der Beschreibung und den
Zeichnungen entnehmbar.
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ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung
angegebenen Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigt dabei:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
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2 eine
Längsschnittansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels ähnlich 1;
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3 eine
vergrößerte Detailansicht
einer Abdichtung der Steuervorrichtung auf einem Geräteblock; und
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4 eine
vergrößerte Detailansicht
eines Kontaktelementes und eines Kontaktabschnitts.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 stellt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 dar,
die auf einem Geräteblock 2 mittels
Befestigungselementen 15 lösbar angebracht ist. Die Steuervorrichtung 1 besteht
aus einem Deckel 4, der zur Aufnahme eines Gehäuseabschnitts 3,
der weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, mit einem
Verbindungselement 5 dient. Der Geräteblock 2 ist in diesem Beispiel
ein Geräteblock
einer Hydrauliksteuerung.
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Das
Verbindungselement 5 ist in dieser Ausführung ein Steckverbinder, der
zum elektrischen Anschluss von in der Steuervorrichtung 1 angeordneten
Steuerungselementen und elektrischen Verbrauchern vorgesehen ist.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird der Gehäuseabschnitt 3 fast
vollständig
von dem Deckel 4 bis auf die Seite mit dem Steckverbinder
umhüllt.
An dieser Seite ist der Gehäuseabschnitt 3 gegenüber dem Deckel 4 und
dem Geräteblock 2 in
geeigneter Weise abgedichtet.
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Der
Geräteblock 2 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Hydraulikblock für
eine hydraulische Steuerung in einem Kraftfahrzeug, die von elektrischen
Aktuatoren wie zum Beispiel Elektro magnetspulen für Ventile
betätigt
wird. Die zur Steuerung dieser Aktuatoren notwendigen elektronischen
Leistungsbauteile befinden sich innerhalb der Steuervorrichtung 1 im
und/oder am Deckel 4 und auf und/in dem Gehäuseabschnitt 3.
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Diese
wird in 2 in einer Längsschnittdarstellung der Steuervorrichtung 1 gezeigt.
In diesem Beispiel wird der Gehäuseabschnitt 3,
der wannenförmig
ausgebildet ist, nicht vom Deckel 4 umhüllt. Der Deckel 4 ist
in diesem Fall auf dem Gehäuseabschnitt 3 so
befestigt, dass er eine oben liegende Seite des Gehäuseabschnitts 3 abdeckt.
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Der
Gehäuseabschnitt 3 beinhaltet
Kontaktbahnen 6, die beispielsweise als Stanzgitter und/oder
aufgebrachte Leiterbahnen ausgeführt
sind. Der Steckverbinder als ein nach außen weisendes Verbindungselement 5 ist
mit seinen Kontakten mit den Kontaktbahnen 6 elektrisch
und mit seinem Rahmen mit dem Gehäuseabschnitt 3 mechanisch
verbunden.
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Der
Gehäuseabschnitt 3 ist
auf dem Geräteblock 2 in
bekannter Weise mit einer umlaufenden Dichtung 13 abgedichtet
befestigt. Innerhalb seiner wannenförmigen Ausbildung nimmt der
Gehäuseabschnitt 3 elektrische
Verbraucher 11 auf, die in dieser Ausführung die Elektromagnetspulen
für im
Geräteblock 2 darunter
angeordnete Ventile sind. Diese elektrischen Verbraucher 11 sind
mit Anschlusselementen 12 mit den Kontaktbahnen 6 des
Gehäuseabschnitts 3 elektrisch
verbunden.
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Die
elektrischen Verbraucher 11 sind über die Kontaktbahnen 6,
Kontaktabschnitte 7 und Kontaktelemente 8, die
weiter unten detaillierter erläutert
werden, mit Steuerungsbauteilen 10 und/oder von Bauteilgruppen 9 elektrisch
verbunden und werden von diesen elektrisch gesteuert. Die Steuerungsbauteile 10 und/oder Bauteilgruppen 9 werden
von Leistungsstrom der elektrischen Verbraucher durchflossen. Hierbei
entsteht eine bestimmte elektrische Verlustleistung, bedingt durch
die hohe Leistung der elektrischen Verbraucher 11, die von
den Steuerungsbauteilen 10 und/oder von Bauteilgruppen 9 in
Wärme umgesetzt
wird, die wiederum abgeführt
werden muss.
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Die
Wärmeabfuhr
der Verlustleistung erfolgt über
Wärmeleitung
von den Steuerungsbauteilen 10 und/oder von Bauteilgruppen 9 in
den Deckel 4, in und/oder an dessen Innenseite dieses Bauteile 9, 10 mit einem
guten Wärmeübergang
angebracht sind. Sie können
beispielsweise mit einem Wärmeleitkleber
an dem Deckel 4 befestigt sein. Es ist auch möglich, dass
die Substrate der Bauteil 9, 10 direkt auf dem
Deckel 4 in einer bekannten Weise aufgebracht sind.
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Der
Deckel 4 führt
die Verlustwärme
zum Teil über
Wärmeabstrahlung über seine
Oberfläche
und zum Teil durch Wärmeleitung über metallischen
Kontakt zu dem Gehäuseabschnitt 3 und
dann in den Geräteblock 2 oder
direkt in den Geräteblock 2 ab.
Dazu ist es zweckmäßig, dass
der Deckel 4 aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit
und guter Wärmeabstrahlfähigkeit
besteht, beispielsweise aus einem Metall. Es sind ebenfalls metallische
Wärmeleitblöcke zwischen
dem Deckel 4 und dem Geräteblock 2 bzw. dem
Gehäuseabschnitt 3 möglich.
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Die
Bauteilgruppen 9 und Steuerungsbauteile 10, die
in dem Deckel 4 angeordnet sind, sind mittels Kontaktelementen 8 mit
Kontaktabschnitten 7 des Gehäuseabschnitts 3 lösbar verbunden.
Auf diese Weise ist es möglich,
den Deckel 4 in einem einfachen Montageschritt auf bzw.
mit dem Gehäuseabschnitt 3 vorteilhaft schnell
zu verbinden. Ein Stecken von elektrischen Verbindungskabeln zwischen
den Bauteilgruppen 9 und Steuerungsbauteilen 10 und
dem Gehäuseabschnitt 3 zur
Verbindung mit dessen Kontaktbahnen 6 ist während der
Montage nicht mehr erforderlich, da eine Kontaktierung durch die
Kontaktelemente 8 und Kontaktabschnitte 7 beim
Zusammenbau automatisch erfolgt.
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Die
Kontaktelemente 8 sind elektrisch leitend ausgebildet und
jeweils mit einem Ende an den Bauteilgruppen 9 und Steuerungsbauteilen 10 angebracht.
An ihren anderen Ende, das beispielsweise abgerundet sein kann,
weisen sie eine geeignete Kontaktfläche auf, die mit dem jeweiligen
Kontaktabschnitt 7 zusammenwirkt (siehe 4).
Dabei ist es vorteilhaft, dass die Kontaktabschnitte 7 Bestandteil
der Kontaktbahnen 6 des Gehäuseabschnitts 3 sind,
wobei die Kontaktbahnen 6 beispielsweise als eingelegte
Metallteile im Gehäuseabschnitt 3 in
bekannter MID-Technologie (MID = Molded Interconnect Devices) ausgebildet
sein können.
Auch sind Leiterbahnen gemäß bekannter
Leiterplattentechnologie in unterschiedlichem Aufbau verwendbar.
Hierbei ist es möglich,
dass auf dem Gehäuseabschnitt 3 auf
Grund räumlich
begrenzter Kontaktabschnitte eine höhere Integration von weiteren
Steuerungsbauteilen erfolgen kann.
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Das
Kontaktelement 8 und der korrespondierende Kontaktabschnitt 7 erfordern
zur Herstellung eines gut leitenden elektrischen Kontakts mit geringem Übergangswiderstand
eine bestimmte Kontaktanpresskraft, die durch ein Kraftspeicherelement
(nicht dargestellt) erzeugt wird. Dieses Kraftspeicherelement ist
im vorliegenden Beispiel durch die Ausführung des Kontaktelements 8 als
Kontaktfeder mit einer bestimmten Elastizität ausgebildet. Beim Aufsetzen
des Deckels 4 werden die Kontaktelemente durch Aufliegen
auf den Kontaktabschnitten 7 des Gehäuseabschnitts 3 gespannt,
so dass ihre so erzeugte Federkraft die Kontaktanpresskraft sicherstellt.
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Beim
Aufbringen des Deckels 4 ist es erforderlich, dass die
Kontaktelemente 8 und die zugehörigen Kontaktabschnitte 7 mit
einer geeigneten geometrischen Hilfe bei Herstellung des Kontakts
geführt
zusammensetzbar sind. Dieses ist beispielsweise dadurch möglich, das
das kontaktierende umgebogene Ende, wie in 4 dargestellt,
eine Sicke aufweist, die mit einer Bohrung in dem Kontaktabschnitt 7 eingreifend
zusammenwirkt. Dadurch ergibt sich eine genaue Positionierung dank
dieser Zentrierhil fe. Das federnde Kontaktelement 8 ermöglicht gleichzeitig
einen Spielausgleich zwischen Deckel 4 und dem Gehäuseabschnitt 3.
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Die
Steuervorrichtung 1 ist in üblicher Vorwärtsmontage
zusammenbaubar, ohne dass Steckverbindungen verwendet werden. Der
Deckel 4 mit den in ihm angeordneten Bauteilgruppen 9 und
Steuerungsbauteilen 10 ist vormontierbar und kann separat
einer elektrischen Funktionsprüfung
bei der Fertigungskontrolle unterzogen werden.
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Durch
diesen vereinfachten Aufbau der Steuervorrichtung 1 ist
auch eine Reduzierung des Aufwands für die Befestigung der Steuervorrichtung 1 auf
dem Geräteblock 2 ermöglicht.
Da die Höhe
des Gehäuseabschnitts 3 die
Montage nicht mehr beeinträchtigen
kann, denn dieser Gehäuseabschnitt 3 ist
vor der Montage des Deckels 4 unabhängig von diesem für jegliche
Arbeiten frei zugänglich,
kann durch geeignete Formgebung des Deckels 4 eine direkte
Kontaktstelle, wie oben schon erwähnt, zum Geräteblock 2 geschaffen
werden, wodurch Wärmeleitblöcke entfallen
können.
Dabei sind dann auch andere Befestigungsmethoden wie zum Beispiel
Klemmung oder Verstemmung (siehe 3) möglich.
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Wie 3 zeigt,
besitzt der Deckel 4 bzw. ein Teil des Gehäuseabschnitts 3 einen
Rand, der so ausgebildet ist, dass er einerseits die Dichtung 13 aufnimmt
und andererseits einen Befestigungsrand aufweist, der von einem
umlaufenden Rand des Geräteblocks 2 durch
geeignetes Werkzeug zum Beispiels bördelähnlich eingeklemmt wird. Hierbei
wird eine vorteilhafte umlaufende Befestigung und gleichmäßige Pressung
der Dichtung 13 erreicht. Die Wärmeübertragung wird ebenfalls verbessert.
Ein vereinfachter Ausgleich zwischen der notwendigen Zentrierung
für die
Kontaktstellen und der Befestigung des Deckels 4 wird ermöglicht.
Hierbei kann der Deckel 4 aus Metall den Gehäuseabschnitt 3 vollständig umhüllen, wobei
der Steckverbinder (ähnlich 1)
gegenüber
dem Deckel 4 in bekannter Weise vollständig umlaufend abgedichtet
ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
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So
ist es beispielsweise denkbar, dass die Kontaktelemente 8 mit
einem Ende an dem Gehäuseabschnitt 3 befestigt
sind bzw. ein Bestandteil seiner Kontaktbahnen 6 (MID)
sind, wobei die zu kontaktierenden Kontaktabschnitte 7 an
den im Deckel 4 angebrachten Bauteilen 9, 10 angeordnet
sind.
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Es
können
auch weitere Leistungsbauteile auf dem Gehäuseabschnitt 3 aufgebracht
werden, welche so angeordnet sind, dass ihre Wärmeabgabefläche bei Montage des Deckels 4 dessen
Innenseite zur Wärmeübertragung
kontaktiert.
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Die
Kontaktelemente 8 können
auch als federnde Kontaktstifte mit einer Kontaktierkrone versehen sein,
wie sie für
die automatische elektrische Prüfung
für Leiterplatten
verwendet werden. Da die Kontaktierung nicht wie bei Schaltkontakten
häufig
erfolgt, sondern nur einmalig bei der Montage und gelegentlich bei
Wartung und Austausch, können
solche Kontaktstifte vereinfacht ausgelegt werden.
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Der
Deckel 4 in metallischer Ausführung oder mit entsprechender
Metallisierung zur Wärmeableitung erfüllt eine
zusätzliche
Funktion hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit
(EMV) sowohl als Einstrahlschutz für äußere Störquellen als auch als Abstrahlschutz
eigener Störimpulse.
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