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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Getriebe eines Fahrzeugs, auf ein Steuersystem für ein Getriebe eines Fahrzeugs und auf ein Verfahren zum Verbinden eines Steuergeräts für ein Getriebe eines Fahrzeugs mit weiteren Getriebesteuerungselementen.
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Getriebesteuerungen für Fahrzeuggetriebe umfassen eine zentrale elektronische Steuereinheit, mit der weitere Steuerungsbaugruppen, wie beispielsweise Sensoren, Ventile, ein Stecker für einen Anschluss an andere Fahrzeugsysteme und dergleichen, zu verbinden sind.
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Die
DE 196 36 335 C1 offenbart eine Kontaktleiste, die einen Träger mit mehreren Kontaktelementen mit jeweils mindestens einer Kontaktfläche zur Kontaktierung eines Kontaktpartners umfasst. Der Träger weist eine Ausnehmung auf, in die der Kontaktpartner von einer Schmalseite einschiebbar ist.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Steuergerät für ein Getriebe eines Fahrzeugs, ein verbessertes Steuersystem für ein Getriebe eines Fahrzeugs und ein verbessertes Verfahren zum Verbinden eines Steuergeräts für ein Getriebe eines Fahrzeugs mit weiteren Getriebesteuerungselementen gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Steuergerät für eine Getriebesteuerung eines Fahrzeugs mit Hilfe eines Randsteckers so ausgelegt werden kann, dass vorteilhafte Verbindungsmöglichkeiten zwischen dem Steuergerät und weiteren Baugruppen, wie beispielsweise Sensoren, Ventilen, etc., der Steuerung im Getriebe geschaffen werden. Dadurch können an dem fertiggestellten Steuergerät weitere Elemente der Getriebesteuerung durch Aufstecken einer Steckerbuchse schnell und einfach angeschlossen werden. Das Aufstecken der Steckerbuchse kann auch innerhalb eines Getriebegehäuses erfolgen.
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Vorteilhafterweise ist gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Aufbau für eine mechatronische Steuerung im Getriebe gefunden, der kostengünstig und einfach herzustellen ist. Das Steuergerät kann als eine getestete und separat fertiggestellte Einheit hergestellt werden. Das Steuergerät kann beispielsweise an die hydraulische Steuerung oder an das Getriebegehäuse im Getriebe eigenständig angebaut werden, z. B. in einer separaten Produktionslinie. Das Steuergerät als eine beispielsweise fertig montierte und getestete Einheit, die an die hydraulische Steuerung bzw. an das Getriebegehäuse innerhalb des Getriebes montiert werden kann, bietet somit auch eine erhöhte Flexibilität bei der Herstellung des Getriebes. Die Anordnung des Kontaktierungsbereichs bietet den Vorteil, dass eine räumliche Trennung von Kontaktierungsbereich und Bauelementebereich der Leiterplatte beziehungsweise eine räumlich funktionale Aufteilung der Leiterplatte in die beiden Bereiche vorgesehen ist. Dies bietet einerseits einen verbesserten Schutz des Bauelementebereichs durch das Gehäuse, weil dasselbe den Bauelementebereich durchgehend abdecken kann. Andererseits begünstigt eine Randlage des Kontaktierungsbereichs an der Leiterplatte eine einfache Ankontaktierung der elektrischen Kontakte. Dadurch, dass die elektrischen Kontakte des Steuergeräts als Randstecker ausgeführt sind, lässt sich ein an der Leiterplatte anzubringender, separat gefertigter Gegenstecker für die weiteren Getriebesteuerungselemente einsparen. Dies spart auch wiederum Prozessschritte ein. Vorteilhaft ist auch, dass mittels einer Steckerbuchse gebündelte elektrische Leitungen von mehreren Getriebesteuerungselementen auf einfache Weise mit dem Steuergerät verbindbar sind. So ist an dem Steuergerät lediglich ein Anschlussvorgang erforderlich, wobei die Steckerbuchse mit dem Randstecker des Steuergeräts verbunden wird. Dies bietet den Vorteil einer Vereinfachung bei einer Anordnung einer Getriebesteuerung.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuergerät für ein Getriebe eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät ein Gehäuse und eine Leiterplatte mit einem Bauelementebereich für elektrische Bauelemente sowie einem Kontaktierungsbereich mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten zum Anschließen von weiteren Getriebesteuerungselementen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementebereich der Leiterplatte innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und der Kontaktierungsbereich der Leiterplatte außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Kontaktierungsbereich der Leiterplatte einen Randstecker für eine Steckerbuchse ausbildet.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, mit einem Schaltgetriebe handeln. Das Steuergerät kann hierbei eine zentrale Funktion bei der Getriebesteuerung übernehmen. Das Gehäuse des Steuergerätes bietet hierbei einen mechanischen Schutz für die elektrischen Komponenten des Steuergeräts. Die elektrischen Komponenten des Steuergeräts sind auf der Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet. Dazu sind elektrische Bauelemente in dem Bauelementebereich der Leiterplatte angeordnet. Bei den elektrischen Bauelementen kann es sich um Schaltelemente, Logikelemente und weitere geeignete elektrische bzw. elektronische Bauteile handeln. Elektrische Anschlüsse der elektrischen Bauelemente sind mit elektrischen Leitungen der Leiterplatte elektrisch leitfähig verbunden. Zumindest einige der elektrischen Leitungen der Leiterplatte sind mit den elektrischen Kontakten verbunden, die in dem Kontaktierungsbereich der Leiterplatte angeordnet sind. Auf diese Weise können die innerhalb des Gehäuses angeordneten Bauelemente über die außerhalb des Gehäuses angeordneten Kontakte kontaktiert werden. Die elektrischen Kontakte können als Anschlussflächen ausgeführt sein. Verbindungen mit den elektrischen Kontakten durch die Steckerbuchse können als eine wiederlösbare kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung ausgeführt werden. Das Gehäuse des Steuergeräts ist so ausgeformt, dass es einen Zugriff auf die elektrischen Kontakte in dem Kontaktierungsbereich der Leiterplatte zum Anschließen der Steckerbuchse ermöglicht. Der Randstecker kann durch einen Randabschnitt der Leiterplatte gebildet werden, der die Mehrzahl von elektrischen Kontakten sowie einen die Mehrzahl von elektrischen Kontakten tragenden Abschnitt der Leiterplatte umfasst. Unter einem Randabschnitt kann ein länglicher Streifen entlang einer Kante der Leiterplatte verstanden werden. Unter dem Randstecker kann ein Platinenstecker verstanden werden, auf den ein Edge-Connector aufgesteckt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Mehrzahl von elektrischen Kontakten auf einer Oberfläche des Kontaktierungsbereichs angeordnet sein und Endabschnitte von elektrischen Leitungen darstellen, die mit den elektrischen Bauelementen des Bauelementebereichs verbunden sind. Die elektrischen Leitungen können aus Kupfer oder einem entsprechenden elektrisch leitenden Material gebildet sein. Die elektrischen Leitungen können mittels geeigneter Verfahren an, in oder auf der Leiterplatte gebildet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen Teile erforderlich sind, um die elektrischen Kontakte darzustellen, da Endabschnitte ohnehin vorhandene elektrische Leitungen der Leiterplatte verwendet werden können. Die Endabschnitte der elektrischen Leitungen, die als die elektrischen Kontakte dienen, können lediglich eine größere Breite als Hauptabschnitte der elektrischen Leitungen aufweisen. Somit sind keine zusätzlichen Bauteile sowie Prozessschritte zur Herstellung der Kontakte erforderlich und der Aufbau der Leiterplatte wird vereinfacht.
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Dabei kann die Mehrzahl von elektrischen Kontakten auf gegenüberliegenden Oberflächen des Kontaktierungsbereichs angeordnet sein. Der Kontaktierungsbereich kann somit an mehr als einer Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sein. Daher kann eine größere Anzahl von elektrischen Kontakten an der Leiterplatte vorgesehen sein, ohne einen Grundriss des Randsteckers zu vergrößern.
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Auch kann eine leitfähige Deckschicht vorgesehen sein, mit der die Mehrzahl von elektrischen Kontakten des Kontaktierungsbereichs beschichtet sind. Bei der Deckschicht kann es sich um eine Plattierungsschicht beispielsweise aus Gold, eine Verstärkungsschicht beispielsweise aus Zinn, eine andere geeignete Schutzschicht oder dergleichen handeln. Die Endabschnitte der elektrischen Leitungen bzw. Leiterbahnen können somit durch eine Gold-Plattierung geschützt oder durch eine Zinnschicht im Kontaktierungsbereich verstärkt sein. Dies bietet die Vorteile verbesserter Kontakteigenschaften sowie erhöhter Beständigkeit auch gegenüber Korrosion bei einfacher Verarbeitung.
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Ferner kann zumindest ein weiterer Kontaktierungsbereich mit einer weiteren Mehrzahl von elektrischen Kontakten in zumindest einem weiteren Randabschnitt der Leiterplatte vorgesehen sein, wobei der weitere Kontaktierungsbereich einen weiteren Randstecker für eine weitere Steckerbuchse ausbildet. Die Leiterplatte kann rechteckig sein und somit vier Kanten mit jeweils einem Randabschnitt aufweisen.
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Somit können ein, zwei, drei oder vier Randstecker, also jeweils einer pro Randabschnitt, vorgesehen sein. Auch können zwei oder mehr Randstecker nebeneinander an einem Randabschnitt angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Gesamtanzahl der Kontakte erhöht werden. Dadurch ergibt sich eine gesteigerte Flexibilität sowie verbesserter Anschlussmöglichkeiten für die Getriebesteuerungselemente.
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Ebenfalls kann das Steuergerät die Steckerbuchse aufweisen, die auf den Randstecker aufgesteckt ist, wobei die Steckerbuchse eine Mehrzahl von Buchsenkontakten zur elektrischen Kontaktierung der Mehrzahl von elektrischen Kontakten des Randsteckers und zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Steckerbuchse an zumindest eine Verbindungsleitung zu weiteren Getriebesteuerungselementen umfasst. Die Steckerbuchse weist steuergeräteseitig die Mehrzahl von Buchsenkontakten und getriebesteuerungselementeseitig die zumindest eine Anschlusseinrichtung auf. Bei der Mehrzahl von Buchsenkontakten kann es sich um eine Mehrzahl von Messer-Schneidkontakten handeln. Dabei kann die Mehrzahl von Buchsenkontakten ausgebildet sein, um mit der Mehrzahl von elektrischen Kontakten des Steuergeräts verbunden zu werden. Es kann ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen der Mehrzahl von Buchsenkontakten der Steckerbuchse und der Mehrzahl von elektrischen Kontakten des Kontaktierungsbereichs hergestellt werden. Anders ausgedrückt kann ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen der der Steckerbuchse und einem Randstecker des Steuergeräts hergestellt werden. Die zumindest eine Anschlusseinrichtung der Steckerbuchse kann mit zumindest einem Teil der weiteren Getriebesteuerungselemente oder Verbindungsleitungen zu den weiteren Getriebesteuerungselementen elektrisch und mechanisch verbunden werden. Die Verbindungsleitungen können hierbei jeweils direkt mit weiteren Getriebesteuerungselementen verbunden sein oder es können eine oder mehrere Steckerleisten oder dergleichen dazwischengeschaltet sein. Als Steckerbuchse kann ein bekannter Edge-Connector eingesetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steckerbuchse ausgebildet sein, um den Kontaktierungsbereich des Steuergeräts zu umschließen. Dies bietet den Vorteil, dass die Mehrzahl von elektrischen Kontakten vor Fremdpartikeln geschützt werden kann. Somit kann die Steckerbuchse vorteilhaft als Spanschutz dienen. Die Steckerbuchse kann den Kontaktierungsbereich vollständig aufnehmen, so dass eine Stirnseite der Steckerbuchse eine Außenwand des Gehäuses des Steuergeräts berührt.
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Auch kann eine Vergussmasse vorgesehen sein, die in dem Kontaktierungsbereich zwischen der Steckerbuchse und dem Gehäuse aufgebracht ist. Die Vergussmasse kann nach dem Aufstecken der Steckerbuchse auf den Randstecker aufgebracht werden. Bei der Vergussmasse kann es sich um Moldmasse bzw. Mold-Compound handeln, wie sie auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie bekannt ist. Die Vergussmasse kann hierbei so aufgebracht sein, dass die Mehrzahl der elektrischen Kontakte durch die Vergussmasse in Kombination mit einer Steckerbuchse, die mit dem Kontaktierungsbereich verbindbar ist, vor Fremdpartikeln geschützt ist. Somit kann die Vergussmasse als ein integrierter Spanschutz wirken, sodass zu diesem Zweck kein separates Bauteil vorgesehen werden muss.
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Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Steuersystem für ein Getriebe eines Fahrzeugs, wobei das Steuersystem folgende Merkmale aufweist:
ein Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Getriebesteuerungselemente, die mittels der zumindest einen Verbindungsleitung mit dem Steuergerät verbunden sind.
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In Verbindung mit dem Steuersystem können ein erfindungsgemäßes Steuergerät und ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem vorteilhaft verwendet bzw. eingesetzt werden. Die weiteren Getriebesteuerungselemente können hierbei Sensoren und Ventile sein, die üblicherweise bei einer Getriebesteuerung eingesetzt werden. Ein weiteres Getriebesteuerungselement kann eine Steckerbaugruppe sein, die eine Verbindung einer Getriebesteuerungseinheit mit weiteren Fahrzeugsystemen ermöglicht. Bei dem Anschließen der weiteren Getriebesteuerungselemente kann neben einer elektrisch leitfähigen Verbindung auch eine mechanische Verbindung zwischen dem Steuergerät und den weiteren Getriebesteuerungselementen oder Verbindungskabeln zu den weiteren Getriebesteuerungselementen hergestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Verbinden eines Steuergeräts für ein Getriebe eines Fahrzeugs mit weiteren Getriebesteuerungselementen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen eines Steuergeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Bereitstellen einer Steckerbuchse zum Aufstecken auf den Randstecker des Steuergeräts, wobei die Steckerbuchse eine Mehrzahl von Buchsenkontakten zur elektrischen Kontaktierung der Mehrzahl von elektrischen Kontakten des Randsteckers und zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Steckerbuchse an zumindest eine Verbindungsleitung zu weiteren Getriebesteuerungselementen umfasst;
Anschließen der weiteren Getriebesteuerungselemente an die Steckerbuchse;
und
Aufstecken der Steckerbuchse auf den Randstecker des Steuergeräts.
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In Verbindung mit dem obigen Verfahren können ein erfindungsgemäßes Steuergerät und ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem vorteilhaft verwendet bzw. eingesetzt werden. Das Steuergerät kann hierbei eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten in dem Kontaktierungsbereich aufweisen, die in einem Randstecker in einem Randabschnitt der Leiterplatte kombiniert sind. Die Steckerbuchse kann hierbei eine Mehrzahl von Buchsenkontakten zum Anschließen der Steckerbuchse an den Randstecker des Steuergeräts und zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Steckerbuchse an zumindest eine Verbindungsleitung zu den weiteren Getriebesteuerungselementen aufweisen. Der Schritt des Anschließens der weiteren Getriebesteuerungselemente an die Steckerbuchse kann dabei mittels geeigneter Verfahren ausgeführt werden, beispielsweise mittels Einstecken, Löten, Schweißen, Crimpen, Einpressen und/oder dergleichen. Der Schritt des Aufsteckens der Steckerbuchse auf den Randstecker des Steuergeräts kann dabei durch Zusammenstecken der Steckerbuchse und des Randsteckers erfolgen. Die Schritte des Anschließens bzw. Aufsteckens können somit kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindungen schaffen, die lösbar oder nicht lösbar sein können. Die Schritte des Anschließens bzw. Aufsteckens können hierbei in beliebiger Reihenfolge und/oder wiederholt ausgeführt werden. Eine wiederholte Ausführung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn das Steuergerät mehr als einen Randstecker aufweist, wobei dann eine entsprechende Anzahl von Steckerbuchsen vorgesehen sein kann.
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Durch Ausführung des Verfahrens werden die Steckerbuchse und der Randstecker und somit die Steckerbuchse und das Steuergerät aneinander befestigt. Dies kann mittels geeigneter Verfahren ausgeführt werden, wie beispielsweise mittels Schrauben, Kleben, Klemmen und/oder dergleichen. Beispielsweise kann die Befestigung mittels einer Schraube erfolgen, wobei die Steckerbuchse eine Durchgangsöffnung für die Schraube aufweisen kann und der Randstecker des Steuergeräts eine Gewindebohrung für die Schraube aufweisen kann. Das Befestigen kann erfolgen, nachdem die Steckerbuchse an das Steuergerät angeschlossen wurde. Die Befestigung der Steckerbuchse an dem Randstecker bzw. des Verbindungssystems an dem Steuergerät bietet den Vorteil größerer Robustheit gegenüber Erschütterungen. Somit kann ein Verrutschen der Steckerbuchse bezüglich des Randsteckers und auch eine damit eventuell verbundene Kontaktverschlechterung verhindert werden.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts und eines Teils eines Verbindungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Steuergeräts und eines Teils eines Verbindungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 eine schematische Darstellung eines Randsteckers und eines Verbindungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts und eines Teils eines Verbindungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Steuergerät 100, das eine Leiterplatte 110 und ein Gehäuse 120 aufweist. Die Leiterplatte 110 weist einen Kontaktierungsbereich 112 und einen Bauelementebereich 116 auf. In dem Kontaktierungsbereich 112 sind eine Mehrzahl elektrischer Kontakte parallel nebeneinander angeordnet, von denen beispielhaft ein einzelner elektrischer Kontakt 114 als Teil eines Randsteckers 115 gezeigt ist. Der Bauelementebereich 116 ist von dem Gehäuse 120 umschlossen. In dem Bauelementebereich 116 sind Bauelemente 118 angeordnet, von denen beispielhaft ein einzelnes Bauelement 118 gezeigt ist, dass über eine elektrische Leitung 117 mit dem elektrischen Kontakt 114 verbunden ist.
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Ferner ist ein Teil eines Verbindungssystems 150 gezeigt, das eine Steckerbuchse 160 mit parallel nebeneinander angeordneten Buchsenkontakten 165 und eine Verbindungsleitung 170 zu weiteren Getriebesteuerungselementen aufweist. Von den Buchsenkontakten ist lediglich ein Buchsenkontakt 165 gezeigt, der dem einen gezeigten Kontakt 114 zugeordnet ist.
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Die Leiterplatte 110 des Steuergeräts 100 ist teilweise in dem Gehäuse 120 aufgenommen. In 1 stellen durchgezogene Linien bei der Leiterplatte 110 sowie den an derselben gebildeten Elementen jene Abschnitte dar, die nicht in dem Gehäuse 120 aufgenommen sind. Bei der Leiterplatte 110 kann es sich um eine Schaltungsplatine oder dergleichen aus einem geeigneten Material handeln. Der Kontaktierungsbereich 112 der Leiterplatte 110 ist nicht in dem Gehäuse 120 aufgenommen. Der Kontaktierungsbereich 112 der Leiterplatte 110 ist außerhalb des Gehäuses 120 angeordnet. Der Kontaktierungsbereich 112 der Leiterplatte 110 weist eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten 114 auf. In dem Kontaktierungsbereich 112 der Leiterplatte 110 sind die elektrischen Kontakte zu dem Randstecker 115 zusammengefasst. Der Bauelementebereich 116 der Leiterplatte 110 ist in dem Gehäuse 120 aufgenommen. Der Bauelementebereich 116 der Leiterplatte 110 ist innerhalb des Gehäuses 120 angeordnet. Auch wenn in 1 lediglich ein Bauelement 118 dargestellt ist, so kann der Bauelementebereich 116 eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen 118, Schaltelementen, Logikelementen oder dergleichen aufweisen. Die elektrische Leitung 117, die den elektrischen Kontakt 114 mit dem Bauelement 118 verbindet, verläuft teilweise außerhalb des Gehäuses 120 und teilweise innerhalb des Gehäuses 120. Die elektrische Leitung 117 verläuft in dem Kontaktierungsbereich 112 außerhalb des Gehäuses 120. Die elektrische Leitung 117 verläuft in dem Bauelementebereich 116 innerhalb des Gehäuses 120. Bei der elektrischen Leitung 117 kann es sich beispielsweise um eine elektrisch leitfähige Verbindung in Gestalt einer Leiterbahn aus beispielsweise Kupfer handeln. Das Gehäuse 120 formt zusammen mit der Leiterplatte 110 einen abgeschlossenen Innenraum aus, in dem die Bauelemente 118 des Steuergeräts 100 angeordnet sind. Der Innenraum kann fluiddicht gegenüber einem Umfeld des Steuergeräts 100 abgedichtet sein.
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Die Steckerbuchse 160 des Verbindungssystems 150 ist in 1 in einem Zustand gezeigt, in dem die Steckerbuchse 160 nicht auf den Randstecker 115 bzw. den Kontaktierungsbereich 112 des Steuergeräts 100 ausgestreckt ist. In 1 sind somit das Verbindungssystem 150 und das Steuergerät 100 räumlich voneinander getrennt dargestellt. Die Steckerbuchse 160 weist Buchsenkontakte 165 auf, bei denen es sich beispielsweise um Messerschneidkontakte oder Federkontakte handeln kann. Die Steckerbuchse 160 kann hierbei ausgebildet sein, um auf den Randstecker 115 bzw. den Kontaktierungsbereich 112 des Steuergeräts 100 ausgesteckt zu werden. Dazu weist die Steckerbuchse 160 eine an eine Form des Kontaktierungsbereichs 112 angepasste Ausnehmung auf, in die der Randstecker 115 eingeschoben werden kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Steckerbuchse 160 eine schlitzförmige Ausnehmung auf. Die Buchsenkontakte 165 sind an zumindest einer Innenwand der Ausnehmung angeordnet. In einem aufgesteckten Zustand sind die Buchsenkontakte 165 den Kontakten 114 des Randsteckers 115 gegenüberliegend angeordnet. Dabei berühren sich einander zugeordnete Buchsenkontakte 165 und Kontakte 114 des Randsteckers 115. Die Steckerbuchse 160 ist somit ausgebildet, um in einem aufgesteckten Zustand der Steckerbuchse 160 auf den Randstecker 115 einen elektrischen Kontakt zwischen einander zugeordneten Buchsenkontakten 165 und elektrischen Kontakten 114 des Randsteckers 115 zu ermöglichen.
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Zusätzlich kann die Steckerbuchse 160 eine mechanische Verbindung zu dem Randstecker 115 bilden.
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An der Steckerbuchse 160 ist eine Verbindungsleitung 170 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 170 kann vorgesehen sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Steckerbuchse 160 und weiteren Getriebesteuerungselementen zu schaffen. Die Verbindungsleitung 170 kann in Gestalt eines Kabelbaums mit einzelnen Litzen vorliegen. Die einzelnen Litzen können durch eine gemeinsame Kabelhülle geführt sein.
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In 1 ist die Verbindungsleitung 170 an der linken Seite der Steckerbuchse 160 angeschlossen. Die Buchsenkontakte 165 befinden sich in dem in 1 rechts dargestellten Abschnitt der Steckerbuchse 160. Das Verbindungssystem 150 ist im linken Bildbereich dargestellt und das Steuergerät 100 ist im rechten Bildbereich dargestellt, wobei sich eine Lücke zwischen denselben erstreckt.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Steuergeräts und eines Teils eines Verbindungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind ein Steuergerät 100, eine Leiterplatte 110, ein Randstecker 115, Bauelemente 118, ein Gehäuse 120, ein Verbindungssystem 150, eine Steckerbuchse 160, Buchsenkontakte 165, eine Verbindungsleitung 170, Dichtungselemente 230, Wärmeleitelemente 240 und ein Getriebeteil 280.
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Bei dem Steuergerät 100 und dem Verbindungssystem 150 kann es sich um das Steuergerät und das Verbindungssystem aus 1 handeln. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung identischer Elemente, Merkmale und Positionsbeziehungen verzichtet, wo es angemessen ist. 2 zeigt das Steuergerät 100 und das Verbindungssystem 150 im Querschnitt in einem aufgesteckten Zustand der Steckerbuchse 160 auf den Randstecker 115.
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Das Steuergerät 100 weist die Leiterplatte 110, den Randstecker 115, die Bauelemente 118, das Gehäuse 120, die Dichtungselemente 230 und die Wärmeleitelemente 240 auf. Der Randstecker 115 erstreckt sich außerhalb des Gehäuses 120 an dem in 2 links eingezeichneten Ende der Leiterplatte 110. In 2 sind fünf Bauelemente 118 gezeigt, wobei aus Platzgründen lediglich drei davon mit Bezugszeichen versehen sind. Es sind drei Bauelemente 118 an einer in 2 oben dargestellten Oberfläche der Leiterplatte 110 angeordnet. Zwei Bauelemente 118 sind an einer gegenüberliegenden und in 2 unten dargestellten Oberfläche der Leiterplatte 110 angeordnet. Somit sind an beiden Hauptoberflächen der Leiterplatte 110 in 2 Bauelemente 118 angeordnet.
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Das Gehäuse 120 weist gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwei Teile auf. Das Gehäuse 120 ist somit zweiteilig ausgeführt und umfasst einen oberen Teil und einen unteren Teil. Der obere Teil des Gehäuses 120 bildet einen oberen Hohlraum aus, in dem die drei Bauelemente 118 der oberen Oberfläche der Leiterplatte 110 eingeschlossen sind. Der untere Teil des Gehäuses 120 bildet einen unteren Hohlraum aus, in dem die zwei Bauelemente 118 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 110 eingeschlossen sind. In Berührungsbereichen, in denen die Teile des Gehäuses 120 die Leiterplatte 110 berühren, weisen die Teile des Gehäuses jeweilige Vertiefungen auf, in denen die Dichtungselemente 230 angeordnet sind.
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In 2 sind im Querschnitt vier Dichtungselemente 230 gezeigt. Die Dichtungselemente 230 weisen einen runden oder rundlichen Querschnitt auf. Zwischen der Leiterplatte 110 und dem oberen Teil des Gehäuses 120 sind zwei der Dichtungselemente 230 angeordnet. Zwischen der Leiterplatte 110 und dem unteren Teil des Gehäuses 120 sind ebenfalls zwei der Dichtungselemente 230 angeordnet. Auch wenn es aus 2 nicht explizit hervorgeht, können die im Querschnitt oben dargestellten zwei Dichtungselemente 230 Teil einer einzigen Dichtung sein, beispielsweise einer umlaufenden Dichtlippe. Ebenso können die im Querschnitt unten dargestellten zwei Dichtungselemente 230 Teil einer einzigen Dichtung sein. In 2 sind zwei Wärmeleitelemente 240 dargestellt.
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Die Wärmeleitelemente 240 können eine geeignete Wärmeleitpaste aufweisen. Die Wärmeleitelemente 240 sind an dem unteren Teil des Gehäuses 120 im Bereich des unteren Hohlraums und der zwei Bauelemente 118 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 110 angeordnet. Die Wärmeleitelemente 240 erstrecken sich zwischen den beiden unteren Bauelementen 118 und dem unteren Teil des Gehäuses 120. Die Wärmeleitelemente 240 dienen der Wärmeabfuhr von der Leiterplatte 110 bzw. den Bauelementen 118.
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Das Steuergerät 100 ist an dem Getriebeteil 280 angebracht. Bei dem Getriebeteil 280 kann es sich um eine Schaltplatte oder ein Gehäuse des Getriebes handeln. Das Steuergerät 100 ist in einem Teilbereich einer Oberfläche des Getriebeteils 280 befestigt. Genauer gesagt ist der untere Teil des Gehäuses 120 an dem Getriebeteil 280 angebracht Bei dem Getriebeteil 280 kann es sich um eine hydraulische Schaltplatte bzw. Steuerung oder ein Getriebegehäuse handeln, wie es einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zusätzlich das Verbindungssystem 150 oder die Steckerbuchse 160 an dem Getriebeteil 280 befestigt sein.
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Von dem Verbindungssystem 150 sind die Steckerbuchse 160 mit den Buchsenkontakten 165 und die Verbindungsleitung 170 gezeigt. Die Steckerbuchse 160 weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Die Steckerbuchse 160 ist auf den Randstecker 115 der Leiterplatte 110 des Steuergeräts 100 aufgesteckt dargestellt. An einer Innenoberfläche der Steckerbuchse 160, die dem Randstecker 115 zugewandt ist, sind die Buchsenkontakte 165 angeordnet. Die Steckerbuchse 160 umschließt den Randstecker 115 an zumindest drei Seiten, wobei die Steckerbuchse 160 sich über beide Hauptoberflächen des Randsteckers und eine in 1 links dargestellte Seitenoberfläche des Randsteckers 115 erstreckt. Dabei liegt gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein oberes rechtes Ende der Steckerbuchse 160 an dem oberen Teil des Gehäuses 120 an und liegt ein unteres rechtes Ende der Steckerbuchse 160 an dem unteren Teil des Gehäuses 120 an. Auch wenn es in 2 nicht explizit dargestellt ist, kann die Steckerbuchse 160 mittels geeigneter Befestigungsmittel an dem Steuergerät 100, insbesondere an dem Gehäuse 120, befestigt sein. Die Einzelbaugruppen bzw. weiteren Getriebesteuerungselemente können bei Bedarf erst im letzten Montageschritt über das Verbindungssystem 150 mit dem Steuergerät 100 verbunden werden, z. B. in der Endmontage. Es ist somit eine einfache Montage und Kontaktierung der weiteren Getriebesteuerungselemente an dem Steuergerät 100 durch Stecken ermöglicht. Auch werden Toleranzprobleme vermieden, da ein Ausgleich durch flexible Leitungen möglich ist. Es können kostengünstige Einzelbaugruppen definiert werden, die anschließend zu der Gesamteinheit eines Steuersystems verbunden werden. Es ist eine kostengünstige Fertigung der Einzelbaugruppen möglich, wobei das Steuergerät 100, das Verbindungssystem 150 und die weiteren Getriebesteuerungselemente getrennt voneinander hergestellt werden können.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Verbinden eines Steuergeräts für ein Getriebe eines Fahrzeugs mit weiteren Getriebesteuerungselementen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 weist einen Schritt des Bereitstellens 310 eines Steuergeräts auf. Bei dem Steuergerät kann es sich um das Steuergerät aus 1 und/oder 2 handeln. Das Verfahren 300 weist ferner einen Schritt des Bereitstellens 320 eines Verbindungssystems auf. Bei dem Verbindungssystem kann es sich um das Verbindungssystem aus 1 und/oder 2 handeln. Das Verfahren 300 weist auch einen Schritt des Anschließens 330 der weiteren Getriebesteuerungselemente an das Verbindungssystem auf. Das Verfahren 300 weist außerdem einen Schritt des Anschließens 340 des Verbindungssystems an das Steuergerät auf. Somit können die Getriebesteuerungselemente zunächst an das Verbindungssystem angeschlossen werden, bevor sie über das Verbindungssystems an das Steuergerät angeschlossen werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Rands einer Leiterplatte 110 eines Steuergeräts 100 sowie eines Verbindungssystems 150, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Steuergerät 100 bzw. dem Verbindungssystem 150 kann es sich um das Steuergerät bzw. das Verbindungssystem aus 1 und/oder 2 handeln. 2 zeigt das Steuergerät 100 in einer schematischen Draufsicht und das Verbindungssystem 150 einer schematischen Perspektivansicht in einem nicht aufgesteckten Zustand der Steckerbuchse 160 auf den Randstecker 115.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Randstecker 115 beispielhaft zehn elektrische Kontakte 114 auf, die mit zehn elektrischen Leitungen 117 der Leiterplatte 110 verbunden sind. Entsprechend weist die Steckerbuchse 160 des Verbindungssystems 150 zehn Verbindungsleitungen 170, eine pro Kontakt 114 des Randsteckers 115 auf. Die elektrischen Kontakte 114 sind entlang einer Kante der Leiterplatte 110 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die elektrischen Kontakte 114 sind als plane, rechteckige und längliche Leiterbahnflächen ausgebildet. Die elektrischen Kontakte 114 sind parallel zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet, sowie elektrisch voneinander isoliert angeordnet. Jeder der Kontakte 114 ist über eine Leiterbahn mit einer Durchkontaktierung 419 der Leiterplatte 110 verbunden. Jede der Durchkontaktierungen 419 ist wiederum mit einer der elektrischen Leitungen 117 der Leiterplatte 110 verbunden. Eine elektrische Leitung 117 kann auf der Oberfläche der Leiterplatte 110, auf der der zugeordnete Kontakt 114 angeordnet ist, auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Leiterplatte 110 oder im Inneren der Leiterplatte 110 angeordnet sein. Somit können alle oder einzelne der elektrischen Kontakte 114 über die Leiterbahnen, die Durchkontaktierungen 419 und die elektrischen Leitungen 117 mit auf der Leiterplatte angeordneten Bauelementen verbunden werden.
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Die Steckerbuchse 160 weist einen Schlitz auf, der ausgebildet ist, um ein Aufstecken der Steckerbuchse 160 auf den Randstecker 115 zu ermöglichen. Wenn die Steckerbuchse 160 auf den Randstecker 115 aufgesteckt ist, wird ein Kontakt zwischen den elektrischen Kontakten 114 und den Buchsenkontakten hergestellt. Jeder Buchsenkontakt ist mit einer Verbindungsleitung 170 des Verbindungssystems 150 verbunden. Die Verbindungsleitungen 170 können als ein Flachbandkabel ausgeführt sein.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 das Konzept eines Edge-Connectors im Getriebe beschrieben. Das Konzept basiert auf der Ausführung des Kontaktierungsbereichs 112 der Leiterplatte 110 des elektrischen Steuergerätes 100 als Randstecker 115, auf den ein Edge-Connector in Form einer Steckerbuchse 160 direkt aufgesteckt werden kann. Messerschneidkontakte der Steckerbuchse 160 kontaktieren hierbei Kontakte 114, beispielsweise Cu-Bahnen, auf der Leiterplatte 110. Die Kontakte 114 können durch eine Gold-Plattierung geschützt oder durch eine Zinnschicht im Kontaktbereich verstärkt sein. Einzeladern der Verbindungsleitung 170 bzw. des Kabelstrangs werden in der Steckerbuchse 160 z. B. durch Crimpen angeschlossen. Optional kann ein Schutz gegen Späne und Metallpartikel durch partiellen Verguss mit Vergussmasse erfolgen. Eine Reihenfolge der durchzuführenden Montageschritte kann variiert werden. So kann ein Verfahrensschritt darin bestehen, den Edge-Connector 160 auf die Leiterplatte 110 der elektronischen Steuerung 100 zu stecken. Es können hierbei Randstecker 115 an einer, zwei, drei oder allen vier Seiten des Steuergerätes 100 vorgesehen sein. Ein Verfahrensschritt kann darin bestehen, die Steckerbuchse 160 an dem Randstecker 115 bzw. dem Steuergerät 100 zu fixieren, z. B. mittels Schrauben, Kleben, Klemmen. Ein weiterer Verfahrensschritt kann darin bestehen, das Steuersystem bzw. die Mechatronik an oder in die hydraulische Steuerung bzw. Schaltplatte oder an das Getriebegehäuse 280 zu montieren und zu fixieren. Ferner können Kabel bzw. Verbindungsleitungen 170 verlegt, fixiert bzw. gesichert werden sowie die weiteren Getriebesteuerungseinheiten, wie Stecker, Sensoren und Ventile, positioniert und befestigt werden.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ergeben sich zahlreiche Vorteile. Die Elektronik bzw. das Steuergerät 100 kann als eine abgeschlossene und getestete Baugruppe bereitgestellt werden. Systembaugruppen können optimal zusammengestellt werden, z. B. Ventilbaugruppe, Steckerbaugruppe oder Sensorbaugruppe, und zum passenden Zeitpunkt im Fertigungsprozess elektrisch und ggf. mechanisch verbunden werden. Es ergibt sich eine Einsparung eines separaten, an der Leiterplatte 110 anzubringenden Gegensteckers für eine Verbindung mit den weiteren Getriebesteuerungselementen. Es sind auch keine weiteren Bauteile, wie z. B. Pressfitpins, erforderlich und somit keine weiteren Prozesse wie z. B. Löten auf der Leiterplatte 110 notwendig. Vorteilhafterweise sind keine Mechanikzusatzteile wie Abdeckkappen nötig, wenn der Randstecker 115 konstruktiv den Spanschutz in Gestalt der Vergussmasse integriert hat oder die Steckerbuchse 160 den Anstecker 115 in der Zusatzfunktion als Spanschutz abdeckt. Eine Befestigung z. B. mittels Verschrauben der Steckerbuchse 160, beispielsweise stirnseitig an dem Steuergerät 100, beispielsweise an dem Unterteil oder Oberteil des Gehäuse 120 oder der Schaltplatte, liefert eine robuste Verbindung zwischen dem Steuergerät 100 und dem Verbindungssystem 150. Es können somit einfache Prozesse, wie z. B. Stecken zum Einsatz kommen, was eine kostengünstige Fertigung ermöglicht.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Steuergerät
- 110
- Leiterplatte
- 112
- Kontaktierungsbereich
- 114
- elektrische Kontakte
- 115
- Randstecker
- 116
- Bauelementebereich
- 117
- elektrische Leitung
- 118
- Bauelement
- 120
- Gehäuse
- 150
- Verbindungssystem
- 160
- Steckerbuchse
- 165
- Buchsenkontakte
- 170
- Verbindungsleitung
- 230
- Dichtungselement
- 240
- Wärmeleitelement
- 280
- Getriebeteil
- 300
- Verfahren
- 310
- erster Schritt des Bereitstellens
- 320
- zweiter Schritt des Bereitstellens
- 330
- erster Schritt des Anschließens
- 340
- zweiter Schritt des Anschließens
- 419
- Durchkontaktierung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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