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Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronikmodule für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektronikmodul mit einem verbesserten Gehäuseaufbau. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektronikmodul zum Betrieb insbesondere in der Getriebeflüssigkeit, ein Getriebesteuergerät, ein Getriebe für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil.
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Stand der Technik
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Bekannte Automatikgetriebe für Fahrzeuge weisen neben herkömmlichen mechanischen Komponenten oftmals auch Sensorik und Aktuatorik auf, um einerseits einen bestimmten Getriebezustand detektieren, andererseits die Arbeitsweise des Getriebes beeinflussen zu können. Entsprechende Sensorik und Aktuatorik sind an Getriebesteuergeräte angeschlossen, insbesondere an Elektronikmodulen in den Getriebesteuergeräten.
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Solche Elektronikmodule bzw. Getriebesteuergeräte können direkt im Getriebe vorgesehen sein, wodurch hohe thermische und mechanische Belastungen auf diese Komponenten einwirken können. Gleichfalls können sie einer meist aggressiven Getriebeflüssigkeit ausgesetzt sein. Somit müssen Elektronikmodule bzw. Getriebesteuergeräte für einen Einsatz im Getriebe speziell ausgebildet sein, beispielsweise eingerichtet sein, der Getriebeflüssigkeit zu widerstehen.
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Bekannte Getriebesteuergeräte weisen meist zumindest ein Elektronikmodul auf, welches im Weiteren mit der Sensorik und Aktuatorik des Getriebes verbunden ist. Solche Elektronikmodule werden regelmäßig als hermetisch dichte Module ausgeführt. Beispielsweise finden Stahlgehäuse Verwendung, wobei Kontaktpins durch eine Einglasung ein elektrisches Kontaktieren zwischen im Gehäuse befindlichen Bauelementen sowie der extern angeordneten Sensorik und Aktuatorik bereitstellen. Die weiterführende elektrische Verbindungstechnik zu den einzelnen Funktionselementen im Getriebe wird regelmäßig mit Stanzgittern oder, beispielsweise bei weit entfernt angeordneten Funktionselementen, mit geeigneten Kabelverbindungen realisiert.
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Im Elektronikmodul sind elektronische Bauelemente vorgesehen, z.B. auf einem Bauteileträger oder einem Schaltungselementträger angeordnet, welcher wiederum auf eine Modulleiterplatte aufgeklebt und anschließend mit dieser elektrisch kontaktiert werden kann. Zum Schutz wird nachfolgend ein Deckel auf die Leiterplatte aufgesetzt, welcher beispielsweise durch einen Elastomerring oder eine Klebstoffraupe abgedichtet wird. Eine Befestigung von Deckel und Leiterplatte zueinander erfolgt z.B. entweder durch diese Klebstoffraupe oder durch eine separate mechanische Befestigung, beispielsweise durch ein mechanisches Befestigungselement.
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1 stellt ein bekanntes Elektronikmodul 2 dar, welches aus einem Plattenelement 4 sowie einem Abdeckelement 6 aufgebaut ist. Plattenelement 4 und Abdeckelement 6 liegen jeweils in einem Anbindungsbereich 10 aufeinander auf bzw. sind beieinander angeordnet. In diesem Anbindungsbereich 10 sind die beiden Elemente gleichfalls miteinander befestigt. Zwischen Abdeckelement 6 und Plattenelement 4 ist somit ein Innenbereich 8a angeordnet und von einem Außenbereich 8b durch die beiden Elemente 4, 6 getrennt.
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Im Innenbereich 8a des Elektronikmoduls 2 angeordnet sind elektrische Bauelemente 18, welche exemplarisch auf einem Schaltungsträgerelement 20 angeordnet sind. Plattenelement 4 kann hierbei insbesondere als ein herkömmliches Leiterplattenelement ausgebildet sein und weiter insbesondere innenliegende leitfähige Verbindungen 22 aufweisen, welche eine leitfähige Verbindung zwischen dem Innenbereich 8a, insbesondere den dort angeordneten Bauelementen 18, und dem Außenbereich 8b, insbesondere den dort exemplarisch angeordneten Sensoren und Aktuatoren, bereitstellen.
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Eine leitfähige Verbindung zwischen den elektrischen Bauelementen 18 bzw. dem Schaltungsträgerelement 20 und den leitfähigen Verbindungen 22 kann entweder mit direkter Kontaktierung 30a oder über separate Verbindungselemente bzw. Bonds 30b erfolgen.
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Plattenelement 4 und Abdeckelement 6 können unterschiedlich miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann im Anbindungsbereich 10a zwischen den Elementen 4, 6 ein Verbindungsmittel 12, beispielsweise ein Klebemittel angeordnet sein, welches die beiden Elemente fest miteinander verbindet. Eine solche Klebung 12 kann gleichzeitig eine Abdichtung zwischen Innenbereich 8a und Außenbereich 8b des Elektronikmoduls 2 bereitstellen.
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Eine weitere Möglichkeit der Dichtung ist im Anbindungsbereich 10b dargestellt. Hierbei findet ein Dichtelement 16, beispielsweise eine umlaufende Elastomer-Abdichtung Verwendung. Die Befestigung von Plattenelement 4 und Abdeckelement 6 zueinander erfolgt dabei über ein Verbindungselement 14, beispielsweise ein Nietelement, welches gleichfalls auch bzw. zusätzlich im Anbindungsbereich 10a vorgesehen sein kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, ein Elektronikmodul mit einem verbesserten Gehäuseaufbau, insbesondere einer verbesserten Verbindung der einzelnen Modulteile untereinander, bereitzustellen.
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Demgemäß wird ein Elektronikmodul für ein Fahrzeug, ein Getriebesteuergerät für ein Fahrzeug, ein Getriebe sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, gemäß den unabhängigen Ansprüchen angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Elektronikmodul weist zumindest in einem der Elemente von Abdeckelement und Plattenelement zumindest eine Öffnung auf, welche beispielsweise das Element vollständig durchdringen mag. Eine solche Öffnung kann beispielsweise durch einen Bohrvorgang, einen Stanzvorgang oder dergleichen in das Element eingebracht werden oder bereits beim Herstellungsvorgang des Elements selbst vorgesehen sein.
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Eine solche Öffnung erlaubt es im Weiteren, dass ein zwischen den beiden Elementen angeordnetes, initial fließfähiges Verbindungsmittel in die Öffnung zumindest teilweise eindringen kann. Hierdurch kann eine Verankerung bzw. Verfestigung zueinander zwischen den Elementen nicht nur durch deren reine Auflagefläche, sondern gleichfalls durch ein Eingreifen bzw. Einfließen eines klebfähigen, insbesondere aushärtbaren bzw. verfestigbaren Verbindungsmittels in die zumindest eine Öffnung erfolgen.
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In einem Montageprozess kann beispielsweise das Verbindungsmittel auf ein Plattenelement aufgebracht werden, insbesondere in dem Bereich, in welchem nachfolgend ein Abdeckelement zum Aufliegen auf dem Plattenelement vorgesehen ist, mithin im Anbindungsbereich zwischen Plattenelement und Abdeckelement. Das Abdeckelement kann nun auf diesen mit Verbindungsmittel benetzten Bereich aufgebracht werden. Hierbei kann das Verbindungsmittel einerseits seitlich aus den Elementen verbracht werden, kann jedoch über den Aufsetzprozess bzw. die Aufsetzkraft auch zumindest teilweise in eine im Plattenelement oder Abdeckelement angeordnete Öffnung eindringen bzw. eingebracht werden, z.B. aufsteigen bzw. einfließen.
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Im Falle, dass das erfindungsgemäße Elektronikmodul auch ein Trägerelement, exemplarisch auf einer dem Abdeckelement gegenüberliegenden Seite angeordnet, aufweisen mag, kann eine Verbindung zwischen Plattenelement und Trägerelement ebenfalls durch ein solches klebfähiges Verbindungsmittel, zum Beispiel Klebstoff, erfolgen. Auch hier kann entweder im Plattenelement oder im Trägerelement zumindest eine Öffnung vorgesehen sein, welche im Kontaktbereich der beiden Elemente angeordnet ist. In diesem Bereich aufgebrachtes Klebfähiges Verbindungsmittel mag wiederum durch Aufeinanderfügen der beiden Elemente zumindest teilweise in der Öffnung eindringen und dort sich im Weiteren verfestigen bzw. Aushärten.
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Insbesondere lässt sich ein Aushärteprozess von derartigen Verbindungsmitteln bzw. Klebstoffen prozesstechnisch partiell einfacher gestalten. Viele der technischen, meist flüssigen bzw. pastösen Verbindungsmittel bzw. Klebstoffe erfordern eine Aushärtung, welche insbesondere durch externe Einwirkung ausgelöst bzw. beschleunigt werden kann. Beispielsweise kann eine solche Aushärtung unter erhöhter Temperatur stattfinden.
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Hierzu können oft langwierige Ofenprozesse nötig sein, welche, wenn z.B. die auszuhärtenden Teile eine gewisse Größe überschreiten, sehr kostspielig sein können. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Öffnung an einer geeigneten Stelle, somit im Verbindungsbereich bzw. Klebebereich von zwei Elementen vorgesehen ist.
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Während eines Zusammenfügens von zwei Elementen wird somit flüssiges Verbindungsmittel, z.B. flüssiger Klebstoff, zumindest teilweise in die Aussparungen gedrückt. Im Weiteren kann nun von außen mit partieller Wärme bei wärmeaushärtenden Stoffen oder mit UV-Licht bei UV-aushärtenden Klebstoffen das klebfähige Verbindungsmittel kostengünstig und ohne aufwendige Ofenanlagen direkt lokal über den Aussparungen bzw. in den Aussparungen ausgehärtet werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich der Klebstoff in verfestigtem bzw. ausgehärtetem Zustand in den erfindungsgemäßen Aussparungen verkrallt und somit die Festigkeit einer Klebstelle erhöht wird. Insbesondere bei durch einen Stanzvorgang eingebrachte Öffnungen kann ein bevorzugtes Verkrallen erfolgen, da Stanzöffnungen herstellungsbedingt meist konischen bzw. kegeligen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann die Öffnung ein Gewinde aufweisen, welches einerseits ein bevorzugtes Verkrallen, gleichzeitig jedoch ebenfalls ein verschrauben ermöglicht.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 eine exemplarische Ausgestaltung einer Gehäuseform eines Elektronikmoduls;
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2 eine exemplarische Ausgestaltung einer Gehäuseform eines Elektronikmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine exemplarische Ausgestaltung einer kegeligen Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Weiter Bezug nehmend auf 2 wird eine exemplarische Ausgestaltung einer Gehäuseform eines Elektronikmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Der prinzipielle Aufbau des Elektronikmoduls der 2 entspricht dem der 1. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der detaillierte, konkrete Aufbau des Elektronikmoduls, insbesondere die Anordnung von Bauteilen bzw. Bauteileträgern bzw. die Anordnung und Abfolge der einzelnen Elemente zueinander bzw. aufeinander zur Realisierung des erfindungsgemäßen Erfolges des verbesserten Gehäuseaufbaus zunächst irrelevant ist.
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Erfindungswesentlich ist letztendlich, dass in einem Kontaktbereich von zwei Elementen, beispielsweise von einem Abdeckelement 6 und einem Plattenelement 4, in deren Anbindungsbereich 10 zumindest eine erfindungsgemäße Öffnung 24 vorgesehen ist, in welche lokal im Anbindungsbereich aufgebrachtes Verbindungsmittel 12 beim Fügen der Elemente zueinander zumindest teilweise in die Öffnung 24 eindringen und sich dort verfestigen kann.
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In 2 dargestellt sind derartige Öffnungen 24a in einem Anbindungsbereich 10 zwischen Plattenelement 4 und Abdeckelement 6, welche alternativ oder gleichzeitig zu einem, optionalen, Trägerelement 26 vorgesehen sein können, welches Trägerelement 26, oder alternativ das Plattenelement 4 im Fügungsbereich mit dem Trägerelement 26, erfindungsgemäße Öffnungen 24b aufweisen kann. Klebfähiges Verbindungsmittel 12, aufgebracht zwischen Trägerelement 26 und Plattenelement 4, kann ebenfalls zumindest teilweise in diese eindringen.
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Somit kann beispielsweise im Anbindungsbereich 10 Verbindungsmittel 12 auf Plattenelement 4 aufgebracht werden, welches sich durch einen nachfolgenden Fügungsprozess, mithin das Aufsetzen von Abdeckelement 6 und Plattenelement 4 aufeinander, zumindest teilweise in die Öffnungen 24a versetzt bzw. fließt. Ebenso kann auf Plattenelement 4 beispielsweise großflächig aufgebrachtes Verbindungsmittel 12 im Fügungsprozess von Plattenelement 4 und Trägerelement 26 zumindest teilweise in dessen Öffnungen 24b einfließen.
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Das noch nicht vollständig ausgehärtete, klebfähige Verbindungsmittel kann hierbei eine gewisse Grundfestigkeit bzw. Grundverbindungsfestigkeit zwischen Plattenelement 4 und Abdeckelement 6 bzw. Plattenelement 4 und Trägerelement 26 bereitstellen, so dass nachfolgende Montageprozesse vereinfacht durchgeführt werden können. Bei nicht ausgehärteten Verbindungsmitteln 12 mögen die einzelnen Elemente 4, 6, 26 jedoch noch, zumindest geringfügig, gegeneinander verschiebbar sein. Dies ermöglicht nach erfolgter Fügung, jedoch vor zu erfolgender Aushärtung beispielsweise eine Justierung bzw. Positionierung der Elemente zueinander, somit eine Ausrichtung der Elemente zueinander.
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Nachfolgend kann über die Öffnungen 24a, b eine geeignete Aushärtevorrichtung 28 an die entsprechenden Stellen des Elektronikmodulgehäuses gebracht werden. Eine solche Aushärtevorrichtung 28 kann beispielsweise im Bereich der Öffnung 24a, b angeordnet sein oder aber kann gleichfalls zumindest teilweise in diese Öffnung 24a, b eingeführt werden und so lokal den Klebstoff bzw. das klebfähige Verbindungsmittel 12 aushärten.
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Hierbei kann eine thermische Aushärtung unter Verwendung von z.B. einer Wärmequelle, eine UV-Aushärtung unter Verwendung einer UV-Quelle, eine mechanische Aushärtung unter Verwendung einer Schallquelle, insbesondere einer Ultraschallquelle, oder auch eine chemisch aktivierte Aushärtung, beispielsweise unter Verwendung einer chemisch aktivierten Vorrichtung bzw. Einbringen einer Substanz zum Aushärten des in der Öffnung 24a, b angeordneten Verbindungsmittels 12, erfolgen. Weiterhin denkbar ist eine durch Mikrowellen aktivierte Aushärtung, durch Induktion aktivierte Aushärtung oder durch Magnetismus aktivierte Aushärtung.
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Weiter bezugnehmend auf 3 wird eine exemplarische Ausgestaltung einer kegeligen Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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3 entspricht hierbei im Wesentlichen der 2. Allerdings sind die Öffnungen 24a, b konisch bzw. kegelig ausgebildet ggü. der zylindrischen Ausgestaltung gemäß 2. Eine solche Ausgestaltung kann z.B. durch einen Stanzvorgang zur Erzeugung der Öffnungen 24a, b realisiert werden. Durch diese konische bzw. kegelige Ausgestaltung wird ein verbessertes Verkrallen des ausgehärteten Verbindungsmittels 12 in der jeweiligen Öffnung erzielt.
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Hierbei kann ein Glattschnittbereich, im Falle einer Stanzöffnung, bevorzugt im Bereich des Verbindungsmittels 12 angeordnet sein, während ein Bruchbereich auf der dem Verbindungsmittel 12 abgewandten Seite angeordnet ist.
