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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät
für ein Kraftfahrzeug
und eine Anordnung des Steuergeräts an
einer Systemschnittstelle gemäß dem Oberbegriff der
unabhängigen
Ansprüche.
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In
Kraftfahrzeugen werden Steuergeräte
mit einer elektronischen Steuerschaltung und zugeordneten elektronischen
Komponenten wie Sensoren für unterschiedliche
Aufgaben eingesetzt. Beispielsweise werden bei einem Einsatz in
einem Getriebe mittels Sensoren Drehzahlen von Wellen und Positionen von
Gangstellern sensiert. Anhand dieser Informationen steuert die elektronische
Steuerschaltung zum Beispiel die Schaltvorgänge im Getriebe. Die elektronische
Steuerschaltung ist in der Regel auf einem Schaltungsträger angeordnet
und von einem Gehäusekörper umschlossen.
Die Sensoren sind anwendungsbedingt von der elektronischen Steuerschaltung
getrennt unmittelbar in der Nähe
der zu sensierenden Teile positioniert und über elektrische Leiter, insbesondere
Stanzgitter und/oder flexible Folieneiter mit der elektronische
Steuerschaltung elektrisch verbunden. Die Stanzgitter sind üblicherweise
mit Kunststoff umspritzt und bilden mit dem Sensor als elektrischer
Komponente und einer Sensorabdeckung einen Komponententräger, auch
Sensordom genannt.
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Bei
Verwendung von mehreren Komponententrägern werden diese normalerweise
in einem Umspritzungsprozess zu einem einzigen Monolith gesamtumspritzt.
Dieser Monolith ist in der Regel ein Teil des die elektronische
Steuerschaltung umschließenden
Gehäusekörpers, welcher
mit dem Schaltungsträger
vorzugsweise durch Verschrauben, Verstemmen oder Vernieten verbunden
ist. Der Sensor ist somit über
das Stanzgitter im Komponententräger und
eine insbesondere einen auf dem Schaltungsträger auflaminierten flexiblen
Folienleiter mit der elektronischen Steuerschaltung elektrisch verbindbar.
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Das
Steuergerät
wird nach der Fertigstellung in der Regel mit einer Systemschnittstelle
wie einem Getriebe oder einer Hydraulik verbunden. Die Toleranzketten
bei der Positionierung des Sensors zum zu sensierenden Teil mit
der Verbindung des Steuergeräts
mit der Systemschnittstelle als Referenzpunkt sind zum einen abhängig von
den Werkzeugparametern bei der Herstellung des Monoliths und von
den Schwindungsprozessen im Monolith nach der Gesamtumspritzung.
Bei der Verbindung des Monoliths bzw. des Gehäusekörpers mit dem Schaltungsträger kann
eine weitere Toleranzkette entstehen. Sich eventuell anschließende Ofenprozesse
können
zusätzliche
Ungenauigkeiten in der Positionierung des Sensors beitragen.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung eines Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug an
einer Systemschnittstelle gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 anzugeben, das die Toleranzketten bei der Positionierung
einer elektronischen Komponente, wie einem Sensor, zu einem zu sensierenden Teil
reduziert.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch
die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Anordnung
des Steuergeräts
an einer Systemschnittstelle in einem Kraftfahrzeug weist jeder
Komponententräger
eine Halterung mit wenigstens einer Positioniervorrichtung in Z-Richtung
und wenigstens eine Positioniervorrichtung in X/Y-Richtung auf.
Der Vorteil dieser modularen Anordnung von Komponententrägern an der
Systemschnittstelle ist, dass vor allem bei mehreren Komponententrägern die
Toleranzkette durch die Gesamtumspritzung zu einem einzigen Monolith
entfällt.
Die einzige verbleibende Toleranzkette bei der Positionierung der
elektronischen Komponente zum zu sensierenden Teil der Systemschnittstelle
wird durch die Position der elektronischen Komponente im Komponententräger zur
Halterung selbst gebildet.
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Die
Trägereinheit
weist eine Ausnehmung auf, die zur Aufnahme eines Komponententrägerfußes des
Komponententrägers
geeignet ist. Die Abmessungen der Ausnehmung im Bereich des Komponententrägers in
X/Y-Richtung entsprechen den maximal zulässigen Abmessungen des Komponententrägers in
X/Y-Richtung. Die
Abmessungen der Ausnehmung im Bereich des Komponententrägerfußes in X/Y/Z-Richtung
entsprechen den maximal zulässigen
Abmessungen des Komponententrägerfußes in X/Y/Z-Richtung.
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Dadurch
ergibt sich der Vorteil, dass bei der Anordnung des Steuergeräts an die
Systemschnittstelle die restlichen Toleranzketten, die durch die
Abmessungstoleranzen in X/Y/Z-Richtung des Schaltungsträgers und
der Trägereinheit
gebildet werden, durch die Anordnung des Komponententrägerfußes in der
so ausgestalteten Ausnehmung der Trägereinheit kompensiert werden.
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Eine
Anordnung gemäß Anspruch
2 ermöglicht
es, dass die elektrische Verbindung der elektronischen Komponente
in der Sensortasche des Komponententrägers mit der elektronischen
Steuerschaltung auf dem Schaltungsträgerplatte vor der endgültigen Positionierung
des Komponententrägers
an der Systemschnittstelle insbesondere spielbehaftet herstellbar
ist.
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Ein
Anordnung gemäß Anspruch
3 ermöglicht
eine flexible Anpassung der Halterung an die baulichen Gegebenheiten
der Schnittstelle und stellt auf eine genaue Positionierung der
elektronischen Komponente zum zu sensierenden Teil der Schnittstelle
ab.
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Ein
Anbringen der Schraube zum Verbinden des Komponententrägers mit
der Systemschnittstelle in der Halterung gemäß Anspruch 4 stellt eine Erleichterung
beim Anordnen des Steuergeräts
an der Systemschnittstelle dar.
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Eine
Anordnung gemäß Anspruch
5 und 6 reduziert die Toleranzkette in X/Y/Z-Richtung auf die Lage der elektronischen
Komponente zur Halterung.
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Eine
Anordnung gemäß Anspruch
7 führt
zu einer Klemmung des Positionierzapfens des Komponententrägers in
der Bohrung der Systemschnittstelle, wobei diese Klemmung und damit
die Positionierung in X/Y-Richtung insbesondere auch bei Schwankungen
der Umgebungstemperatur des Komponententrägers erhalten bleibt.
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Eine
Anordnung gemäß Anspruch
8 stellt sicher, dass bei der Handhabung des Steuergeräts vor der
Anbringung an die Systemschnittstelle der Komponententrägerfuß in der
Ausnehmung der Trägereinheit
in einer definierten Stellung gehalten wird. Ferner lässt die
Anordnung beim Anbringen des Steuergeräts an die Systemschnittstelle
eine Ausrichtung des Komponententrägers beziehungsweise des Steuergeräts entsprechend
den Toleranzen des Schaltungsträgers
und der Trägereinheit
durch Verformung der Federgeometrie zu.
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Eine
Anordnung gemäß Anspruch
9 erleichtert das Einbringen des Komponenteträgers in die Ausnehmung der
Trägereinheit
und stellt beim anschließenden
Handling sicher, dass die Federgeometrie seine Position nicht verändert, beziehungsweise,
dass sie nicht verloren geht.
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Beim
Anordnen eines Steuergeräts
an einer Systemschnittstelle, wie einem Getriebe oder einer Hydraulik
in einem Kraftfahrzeug, wobei am Steuergerät Komponententräger mit
elektronischen Komponenten, wie Sensoren, angebracht sind, ist insbesondere
eine präzise
Ausrichtung der elektronischen Komponenten zu den zu sensierenden
Teilen der Systemschnittstelle von Vorteil. Vorteilhafterweise wird
bei der Herstellung des Steuergerätes zunächst der Komponententrägerfuß des Komponententrägers auf
der dafür
vorgesehenen Stelle der Trägerplatte
angeordnet. Insbesondere werden dabei die elektrischen Leiter, in
der Regel Stanzgitter, die im Komponententräger zur elektronischen Komponente führen, mit
einer flexiblen Leiterfolie elektrisch verbunden. Die Leiterfolie
wiederum steht mit der Steuerschaltung elektrisch in Verbindung.
Anschließend wird
ein Trägerdeckel
derart mit der Trägerplatte
verbunden, dass sich der Komponen tenträgerfuß in der durch die Trägerplatte
und den Trägerdeckel
gebildeten Ausnehmung entsprechend den aufsummierten Abmessungstoleranzen
der entsprechenden Teile des Steuergeräts und weiterer Systemkomponenten, wie
zum Beispiel Hydraulikkomponenten, bewegen lässt. Eine optional zwischen
dem Komponententrägerfuß und dem
Trägerdeckel
angeordnete Federgeometrie verhindert ein Verkippen des Komponententrägers in
der Ausnehmung der Trägereinheit
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Die
Verbindung zwischen der Trägereinheit und
dem Schaltungsträger
kann durch Verschrauben, Verstemmen oder Vernieten hergestellt werden. Anschließend wird
der Schaltungsträger
mit der Trägereinheit
mit der Systemschnittstelle mechanisch verbunden, vorzugsweise durch
Verschrauben. Dabei wird der Komponententräger mit dem Steuergerät an der
Systemschnittstelle positioniert, indem ein Positionierzapfen, der
auf der Halterung des Komponententrägers angeordnet ist, passgenau
in eine entsprechende Bohrung in der Systemschnittstelle eingebracht
wird. Damit ist die X/Y-Position des Komponententrägers und
damit des Sensors an der Systemschnittstelle festgelegt. Vorzugsweise
wird dabei ein zweiter Positionierzapfen in eine zweite Bohrung
in der Systemschnittstelle eingebacht, wobei die zweite Bohrung
insbesondere als Langloch ausgebildet ist. Dadurch wird eine eventuelle
Verdrehung des Komponententrägers
an der Systemschnittstelle nach der Positionierung verhindert. Beim
Anlegen der Halterung des Komponententrägers an die Anlagenfläche der
Systemschnittstelle wird gleichzeitig die Z-Position des Sensors
festgelegt.
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Danach
wird der Komponententräger
mit der Systemschnittstelle mechanisch verbunden, vorzugsweise durch
Verschrauben. Dabei werden die restlichen Abmessungstoleranzen in
der entsprechend ausgestalteten Ausnehmung in der Trägereinheit
aufgefangen. Das Verbinden der Trägereinheit mit der Systemschnittstelle
bzw. das Verbinden des Komponententrägers mit der Systemschnittstelle kann
auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
Anordnung eines Steuergerät
an eine Systemschnittstelle und
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2 einen
Positionierzapfen mit zwei Klemmrippen in einer Bohrung im Querschnitt.
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1 zeigt
eine Steuergerät 1 mit
einem Schaltungsträger 20,
auf dem eine elektronische Steuerschaltung 19 aufgebracht
ist. Auf dem Schaltungsträger 20 ist
eine Trägereinheit
aus einer Trägerplatte 2 und
einem Trägerdeckel 3 angeordnet. Die
Trägerplatte 2 und
der Trägerdeckel 3 sind
in nicht gezeigter Weise miteinander verbunden, etwa durch Verschrauben,
und bilden eine Ausnehmung 6. In der Ausnehmung 6 ist
der Komponententrägerfuß 5 eines
Komponententrägers 4 spielbehaftet
angeordnet. Der Komponententräger 4 weist
an dem dem Komponententrägerfuß 5 gegenüberliegenden
Ende eine Sensortasche 15 zur Aufnahme einer elektronischen
Komponente, in diesem Fall eines Sensors 14, auf. Eine
Abdeckung 16 schließt
die Sensortasche 15 ab. Insbesondere sind der Sensor 14 und
die Sensortasche 15 so dimensioniert, dass die Abdeckung 16 im
montierten Zustand den Sensor 14 mit einer gewissen Vorspannung
in der Sensortasche 15 fixiert.
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Am
Komponententräger 4 ist
zwischen dem Komponententrägerfuß 5 und
der Sensortasche 15, den Komponententräger 4 wenigstens teilweise
umlaufend, im rechten Winkel, eine Halterung 13 angeordnet.
Die Halterung 13 kann mit dem Komponententräger 4 aus
einem Stück
gefertigt oder angespritzt sein. Auf der Halterung 13 sind
zwei zapfenförmige
Positioniervorrichtungen 9 angeordnet die in eine entsprechende
Bohrung 10 in der Systemschnittstelle 8 eingebracht
sind. Ein Positionierzapfen 9 ist passgenau, insbesondere
kraftschlüssig,
in der Systemschnittstelle 8 eingebracht wird. Damit ist die
X/Y-Position des Komponententrägers 4 und
damit des Sensors 14 an der Systemschnittstelle 8 festgelegt.
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Insbesondere
ist der zweite Positionierzapfen 9 ist in eine zweite Bohrung 10 in
der Systemschnittstelle 8 eingebacht, wobei die zweite
Bohrung 10 vorzugsweise als Langloch ausgebildet ist. Dadurch
wird eine eventuelle Verdrehung des Komponententrägers 4 an
der Systemschnittstelle 8 nach der Positionierung verhindert.
Die Fläche
der Halterung 13, die an der die Anlagenfläche 18 der
Systemschnittstelle 8 anliegt, bildet die Positioniervorrichtung 21,
die die Z-Position des Sensors festgelegt. Dabei ist bei der Dimensionierung
der X/Y-Positionierzapfen 9 darauf zu achten, dass die
Tiefe der Bohrungen 10 größer ist als die Länge der
Positionierzapfen 9, sonst würde eventuell die Positionierung
in Z-Richtung negativ beeinflusst werden. Die Halterung 13 ist
insbesondere mittels einer Schraube 12 mit der Systemschnittstelle 8 verbunden.
vorzugsweise ist die Schraube 13 mit Hilfe einer nicht
gezeigten Hülse
in der Halterung 13 verliersicher angebracht. Dies hat
den Vorteil, dass zur Herstellung der Verbindung des Komponententrägers 13 mit
der Systemschnittstelle 8, wobei ein entsprechendes Werkzeug
von der Steuergerätseite
her durch eine entsprechende, nicht dargestellte Öffnung im
Steuergerät 1,
zur Halterung 13 geführt
werden muss, nicht auch noch zusätzlich
die Schraube 12 zugeführt
zu werden braucht.
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Der
Querschnitt des Komponententrägerfußes 5 ist
zumindest teilweise größer als
der Querschnitt des eigentlichen Komponententrägers 4 selbst. Beispielsweise
ist bei einem zylinderförmigen Komponententräger 4 der
Durchmesser des Komponententrägerfußes 5 größer als
der Durchmesser des eigentlichen Komponententrägers 4. Denkbar wäre auch
ein rechteckiger Querschnitt. Denkbar wäre auch, dass der Komponententrägerfuß 5 in
Form von beispielsweise zwei Auslegern am Ende des Komponententrägers 4 im
rechten Winkel herausragen.
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Der
Teil der Trägerplatte 2,
der den oberen Teil der Ausnehmung 6 bildet, weist eine
durchgehende Bohrung mit zwei verschiedenen Querschnitten auf. Der
Querschnitt an der Oberseite der Trägerplatte 2 entspricht
dem Nominalmaß des
Querschnitts des eigentlichen Komponententrägers 4 plus dem größt möglichen
Toleranzmaß.
Der zweite Querschnitt an der Unterseite der Trägerplatte 2 ent spricht dem
Nominalmaß des
Querschnitts des Komponententrägerfußes 5 plus
seinem größt möglichen
Toleranzmaß.
Weichen die jeweiligen größt möglichen Toleranzmaße der beiden
Querschnitte voneinander ab, so wird das größere von beiden verwendet.
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Zwischen
dem Komponententrägerfuß 5 und dem
Trägerdeckel 3 sind
zwei Federgeometrien in Form von Schraubenfedern 7 angeordnet.
Dadurch wird sichergestellt, dass bei der Handhabung des Steuergeräts 1 vor
der Anbringung an die Systemschnittstelle 8 der Komponententrägerfuß 5 in
der Ausnehmung 6 in einer definierten Stellung gehalten wird
und ein Verkippen des Komponententrägers 4 verhindert
wird. Ferner lässt
die Anordnung beim Anbringen des Steuergeräts 1 an die Systemschnittstelle 8 mittels
der Schraube 22 eine Ausrichtung des Komponententrägers 4 beziehungsweise
des Steuergeräts 1 entsprechend
den Toleranzen des Schaltungsträgers 20 und
der Trägereinheit 2, 3 durch
eine entsprechende Verformung der Schraubenfedern 7 in
der Ausnehmung 6 zu. Die Schraubenfedern 7 sind insbesondere
mit der Trägerplatte 3 oder
dem Komponententrägerfuß 5 kraft-,
form- oder stoffschlüssig verbunden.
Es wäre
auch denkbar, dass nur eine Schraubenfeder 7, den Komponententräger 4 umlaufend,
auf dem Komponententrägerfuß 5 aufliegend, angeordnet
ist. Alternativ könnte
auch eine anders geartete Federgeometrie 7 am Komponentenhalter 4 oder
der Trägereinheit 2, 3 angeordnet
sein.
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2 zeigt
eine mögliche
Anordnung des Positionierzapfens 9, der passgenau, insbesondere kraftschlüssig, in
die Bohrung 10 der Systemschnittstelle 8 eingebracht
ist. Der Positionierzapfen 9 weist insbesondere, umlaufend
gleichmäßig verteilt,
wenigstens zwei parallel zur Achse des Positionierzapfens 9 verlaufende
Klemmrippen 11 auf. Bei der Montage der Halterung 13 an
die Systemschnittstelle 8 wird der Positionierzapfen 9 in
eine entsprechende Bohrung 10 in der Systemschnittstelle 8 eingebracht. Wie
in 2 gezeigt, ist der Durchmesser des Positionierzapfens 9 im
Bereich der Klemmrippen 11 geringfügig größer als der Durchmesser der
entsprechenden Bohrung 10 in der Systemschnittstelle 8. Da durch
ist der Positionierzapfen 9 nach der Montage in die Bohrung 10 der
Systemschnittestelle 8 eingepresst und der Komponententräger 4 und
somit der Sensor 14 in X/Y-Richtung positioniert.
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Die
beschriebene Anordnung ermöglicht
es, dass bei der Positionierung in X/Y/Z-Richtung einer elektronischen
Komponente, insbesondere eines Sensors 14, zu einem zu
sensierenden Teil einer Systemschnittstelle 8 die Toleranzketten
auf den Komponententräger 4 und
die Systemschnittstelle 8 reduziert werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Beschreibung
so dargestellt, um das Prinzip der Erfindung und dessen praktische
Anwendung bestmöglich
zu erklären.
Jedoch lässt
sich die Erfindung bei geeigneter Abwandlung selbstverständlich in
zahlreichen anderen Ausführungsformen realisieren.
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- 1
- Steuergerät
- 2
- Trägerplatte
- 3
- Trägerdeckel
- 4
- Komponententräger
- 5
- Komponententrägerfuß
- 6
- Ausnehmung
in der Trägerplatte
- 7
- Federgeometrie
- 8
- Systemschnittstelle
- 9
- Positioniervorrichtung
in X/Y-Richtung
- 10
- Bohrung
in der Systemschnittstelle
- 11
- Klemmrippe
- 12
- Schraube
- 13
- Halterung
am Komponententräger
- 14
- Elektronische
Komponente/Sensor
- 15
- Sensortasche
- 16
- Abdeckung
der Sensortasche
- 17
- Tiefe
der Ausnehmung im Bereich mit dem größeren Querschnitt
- 18
- Anlagefläche der
Systemschnittstelle
- 19
- Steuerschaltung
- 20
- Schaltungsträger
- 21
- Positioniervorrichtung
in Z-Richtung
- 22
- Schraube
zum Verbinden des Schaltungsträgers
mit der Schnittstelle
- d1
- Durchmesser
des Positionierzapfens plus Klemmrippen
- d2
- Durchmesser
der Bohrung in der Systemschnittstelle zur Aufnahme des Positionierzapfens