DE102013201424B4 - Control unit - Google Patents

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Abstract

Steuergerät (100) umfassend ein Elektronikmodul (500), ein Gehäuse (200), wobei das Elektronikmodul (500) in einem Elektronikraum (210), welcher sich in dem Gehäuse (200) befindet, angeordnet ist, und umfassend ein Steckerelement (300) mit einem Trägerelement (310), wobei das Trägerelement (310) eine erste Seite (312) und eine zweite Seite (314) aufweist, wobei das Steckerelement (300) weiterhin wenigstens eine elektrische Leitung (320) aufweist, welche von der ersten Seite (312) auf die zweite Seite (314) des Trägerelements (310) hindurchgeführt ist, wobei eine Vergussmasse (380) an dem Trägerelement (310) derart angeordnet ist, dass die Vergussmasse (380) die wenigstens eine elektrische Leitung (320) an einem Längsabschnitt (322) der elektrischen Leitung (320) vollumfänglich umschließt, wobei das Trägerelement (310) aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) hergestellt ist, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung (320) aus einem zweiten Material mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) hergestellt ist, wobei die Vergussmasse (380) aus einem dritten Material mit einem drittem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE3) hergestellt ist, wobei das Steckerelement (300) am Gehäuse (200) derart aufgenommen ist, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (320) in den Elektronikraum (210) hineinragt,wobei das Trägerelement (310) aus einem Kunststoff besteht,dadurch gekennzeichnet, dassdas Trägerelement (310) aus einem thermoplastischem Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Vol-% anorganischer Füllstoffe besteht, und dass das zweite Material und das dritte Material so ausgewählt sind, dass der zweite thermische Ausdehungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehungskoeffizient (CTE3) in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegen und dass das erste Material so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegt.Control device (100) comprising an electronics module (500), a housing (200), the electronics module (500) being arranged in an electronics compartment (210) which is located in the housing (200), and comprising a plug element (300) with a carrier element (310), wherein the carrier element (310) has a first side (312) and a second side (314), wherein the plug element (300) furthermore has at least one electrical line (320) which leads from the first side ( 312) is passed through to the second side (314) of the carrier element (310), wherein a potting compound (380) is arranged on the carrier element (310) in such a way that the potting compound (380) the at least one electrical line (320) on a longitudinal section (322) completely encloses the electrical line (320), the carrier element (310) being made from a first material with a first coefficient of thermal expansion (CTE1), the at least one electrical line (320) being made from a two th material with a second coefficient of thermal expansion (CTE2) is made, the potting compound (380) is made of a third material with a third coefficient of thermal expansion (CTE3), the plug element (300) is received on the housing (200) in such a way that the at least one electrical line (320) protrudes into the electronics compartment (210), wherein the carrier element (310) consists of a plastic, characterized in that the carrier element (310) consists of a thermoplastic or a thermoplastic with a proportion of more than 25% by volume of inorganic fillers, and that the second material and the third material are selected so that the second coefficient of thermal expansion (CTE2) and the third coefficient of thermal expansion (CTE3) in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular lie in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K and that the first material is selected in this way t is that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) is at least in two spatial directions in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie die Verwendung eines Steckerelements in einem Steuergerät.The invention relates to a control device with the features of the independent device claim and the use of a plug element in a control device.

Im Kraftfahrzeugbereich kommen in vielfältigen Anwendungen Steuergeräte zum Einsatz. Diese Steuergeräte weisen i.d.R. einen Elektronikraum mit einer darin angeordneten empfindlichen Elektronik auf. Sie sind am Ort ihrer Anbringung im Fahrzeug häufig widrigen Bedingungen ausgesetzt. Dazu gehören insbesondere Schwingungsbelastungen, starke Temperaturschwankungen sowie häufig auch eine Umgebung aus aggressiven Medien, z.B. Abgase, Bremsflüssigkeit, Kraftstoffe, sowie Getriebeöl.In the automotive sector, control devices are used in a wide variety of applications. These control units usually have an electronics compartment with sensitive electronics arranged in it. They are often exposed to adverse conditions at the location where they are installed in the vehicle. This includes in particular vibration loads, strong temperature fluctuations and often an environment made up of aggressive media, e.g. exhaust gases, brake fluid, fuels and gear oil.

Vor all diesen Einflüssen, insbesondere vor einem Kontakt mit aggressiven Medien, muss die Elektronik im Steuergerät dauerhaft und zuverlässig geschützt werden, da sonst einzelne elektronische Komponenten oder die gesamte Elektronik zerstört werden kann. Zu diesem Zweck wird die Elektronik üblicherweise von einem Gehäuse umgeben, wobei die elektrische Stromversorgung und die Signalleitungen üblicherweise durch ein Steckerelement ins Innere des Gehäuses zur Elektronik geführt sind. Zur elektrischen Isolierung der in das Gehäuse geführten elektrischen Leitungen ist es oft notwendig, die elektrischen Leitungen im Steckerelement durch Kunststoffe zu umgeben, vorzugsweise indem das Steckerelement aus Kunststoff gefertigt ist.The electronics in the control unit must be protected permanently and reliably against all these influences, in particular against contact with aggressive media, since otherwise individual electronic components or the entire electronics can be destroyed. For this purpose, the electronics are usually surrounded by a housing, the electrical power supply and the signal lines usually being routed through a plug element into the interior of the housing to the electronics. For electrical insulation of the electrical lines guided into the housing, it is often necessary to enclose the electrical lines in the plug element with plastics, preferably in that the plug element is made of plastic.

Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass die meist metallisch gefertigten elektrischen Leitungen und der sie umgebende Kunststoff stark voneinander verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten (CTE) aufweisen. Infolgedessen kann sich der Kunststoff während der Abkühlphase des Spritzvorgangs von den metallischen elektrischen Leitungen lösen oder es kann während der thermischen Wechselbelastung über die Lebenszeit des Steuergeräts zu einer Delamination zwischen dem Kunststoff und der elektrischen Leitung kommen. Eine derartige Delamination zwischen Kunststoff und der elektrischen Leitung wiederum kann einen Kriechpfad für aggressive Medien aus der Umgebung des Steuergeräts in den Elektronikraum eröffnen, wodurch eine Beschädigung der Elektronik des Elektronikmoduls und damit Fehlfunktionen oder sogar der Ausfall des Steuergeräts möglich sind, bevor die gewünschte Lebensdauer des Steuergeräts erreicht ist.In this case, however, the problem arises that the electrical lines, which are usually made of metal, and the plastic surrounding them have coefficients of thermal expansion (CTE) that differ greatly from one another. As a result, the plastic can become detached from the metallic electrical lines during the cooling phase of the injection molding process, or delamination between the plastic and the electrical line can occur during the alternating thermal load over the life of the control unit. Such a delamination between the plastic and the electrical line can in turn open up a creepage path for aggressive media from the environment of the control unit into the electronics compartment, which can damage the electronics of the electronics module and thus malfunctions or even failure of the control unit before the desired service life of the Control unit is reached.

Die EP 1 697 175 B1 beschreibt eine Steuergeräteinheit, bei der ein Dichtgel mit einer derartigen Viskosität in einer Ausnehmung im Rahmen der Steuergeräteinheit vorgesehen ist, dass das Dichtgel die die Ausnehmung durchlaufenden elektrischen Leiterbahnen und eine in die Ausnehmung eingesetzte Anformung eines Deckels umfließen kann. Durch die Elastizität des Dichtgels soll die Ausbildung von Kriechpfaden unterbunden werden. Dichtgel ist jedoch teuer, gleichzeitig stellt das sichere Vergießen der gesamten umlaufenden Ausnehmung mit dem Dichtgel eine hohe Anforderung an die Fertigungstechnik dar.the EP 1 697 175 B1 describes a control unit in which a sealing gel with such a viscosity is provided in a recess in the context of the control unit that the sealing gel can flow around the electrical conductor paths running through the recess and an integral part of a cover inserted into the recess. The elasticity of the sealing gel is intended to prevent the formation of creepage paths. Sealing gel is expensive, however, and at the same time the reliable encapsulation of the entire circumferential recess with the sealing gel places high demands on the manufacturing technology.

Aus der US 3 685 005 ist eine hermetische Steckerdurchführung bekannt, welche eine Kompressionsdichtung verwendet.From the U.S. 3,685,005 a hermetic connector bushing is known which uses a compression seal.

Aus der US 2006/0160415 A1 ist Steckerteil bekannt, bei dem eine Steckerschale einen Hals aufweist, der in eine Öffnung einer Basis zumindest teilweise einführbar ist. Ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines ersten Materials, aus dem die Basis besteht, ist größer als ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines zweiten Materials, aus dem die Steckerschale besteht.From the US 2006/0160415 A1 a plug part is known in which a plug shell has a neck which can be at least partially inserted into an opening in a base. A coefficient of thermal expansion of a first material of which the base is made is greater than a coefficient of thermal expansion of a second material of which the plug shell is made.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist das Steuergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs die Vorteile auf, dass das Steckerteil dauerhaft und zuverlässig gegen das Eindringen von aggressiven Medien vom Außenraum des Steuergeräts in den Elektronikraum mediendicht abgedichtet ist und dass die Menge einer kostenintensiven Vergussmasse besonders gering gehalten werden kann. Vorteilhaft wird dabei die Ausbildung eines Kriechpfades zwischen der elektrischen Leitung und dem Steckerelement vermieden oder zumindest die Auftretenswahrscheinlichkeit für Kriechpfade zwischen der elektrischen Leitung und dem Steckerelement stark herabgesetzt.Compared to the prior art, the control device with the features of the independent device claim has the advantages that the plug part is permanently and reliably sealed against the penetration of aggressive media from the outside of the control device into the electronics room and that the amount of cost-intensive potting compound is kept particularly low can be. Advantageously, the formation of a creep path between the electrical line and the plug element is avoided or at least the probability of occurrence of creep paths between the electrical line and the plug element is greatly reduced.

Erfindungsgemäß wird ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des ersten unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 vorgeschlagen. Das Steuergerät umfasst dabei unter anderem ein Steckerelement mit einem Trägerelement aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1), wenigstens eine elektrische Leitung aus einem zweiten Material mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) sowie eine an dem Trägerelement angeordnete Vergussmasse aus einem dritten Material mit einem dritten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE3). Erfindungsgemäß besteht_das Trägerelement aus einem thermoplastischem Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Vol-% anorganischer Füllstoffe und das zweite Material und das dritte Material sind so ausgewählt, dass der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE3) in einem Intervall zwischen 13 ppm/K und 30 ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17 ppm/K und 24 ppm/K liegen, und das erste Material ist so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13 ppm/K und 30 ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17 ppm/K und 24 ppm/K liegt. Als „ppm“ ist hier „parts per million“ zu verstehen, also ein millionster Teil. 1 ppm/K entspricht also 1 × 10-6/K.According to the invention, a control device according to the preamble of the first independent device claim 1 is proposed. The control device includes, among other things, a plug element with a carrier element made of a first material with a first coefficient of thermal expansion (CTE1), at least one electrical line made of a second material with a second coefficient of thermal expansion (CTE2) and a potting compound arranged on the carrier element made of a third Material with a third coefficient of thermal expansion (CTE3). According to the invention, the carrier element consists of a thermoplastic material or a thermoplastic material with a proportion of more than 25% by volume of inorganic fillers and the second material and the third material are selected so that the second thermal Expansion coefficient (CTE2) and the third thermal expansion coefficient (CTE3) are in an interval between 13 ppm / K and 30 ppm / K and in particular in an interval between 17 ppm / K and 24 ppm / K, and the first material is selected that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) is at least in two spatial directions in an interval between 13 ppm / K and 30 ppm / K and in particular in an interval between 17 ppm / K and 24 ppm / K. "Ppm" is to be understood here as "parts per million", ie a millionth part. 1 ppm / K corresponds to 1 × 10 -6 / K.

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Verwendung eines Steckerelements in einem Steuergerät gemäß dem unabhängigen Verwendungsanspruch den Vorteil auf, dass das Steckerelement dauerhaft und zuverlässig mediendicht an der Verbindungsstelle zwischen der wenigstens einen elektrischen Leitung und dem Trägerelement ausgebildet ist. Darüber hinaus wird vorteilhaft bewirkt, dass die Ausbildung des Steckerelements zu einem geometrischen Durchmesser führt, welcher die Verwendung von handelsüblichen Standard-O-Ringen erlaubt und derart eine mediendichte Anordnung des Steckerelements im Gehäuse des Steuergeräts ermöglicht. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass ein derartiges Steckerelement als standardisiertes Bauteil vorzugsweise für verschiedene Applikationen in großen Stückzahlen hergestellt werden kann und damit sehr kostengünstig fertig bar ist. Dadurch, dass das Trägerelement aus einem thermoplastischen Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Volumen-%, insbesondere mit einem Anteil von mehr als 35 Volumen-%, anorganischer Füllstoffe, insbesondere Glasfasern, besteht, wird vorteilhaft bewirkt, dass sich das Trägerelement auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise herstellen lässt. Darüber hinaus lässt sich dadurch besonders vorteilhaft der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägerelements in wenigstens zwei Raumrichtungen in Abhängigkeit vom Füllgrad mit anorganischen Füllstoffen einstellen. Dadurch wird besonders vorteilhaft eine Ausbildung eines Kriechspalts für Medien zwischen dem Trägerelement und der wenigstens einen elektrischen Leitung vermieden.Compared to the prior art, the use of a plug element in a control device according to the independent use claim has the advantage that the plug element is permanently and reliably media-tight at the connection point between the at least one electrical line and the carrier element. In addition, the advantageous effect is that the design of the plug element leads to a geometric diameter which allows the use of commercially available standard O-rings and thus enables a media-tight arrangement of the plug element in the housing of the control device. It is also advantageous that such a plug element can be produced as a standardized component, preferably for various applications in large numbers, and can therefore be manufactured very cost-effectively. The fact that the carrier element consists of a thermoplastic material or a thermoplastic material with a proportion of more than 25% by volume, in particular with a proportion of more than 35% by volume, of inorganic fillers, in particular glass fibers, advantageously has the effect that the carrier element can be produced in a particularly simple and inexpensive manner. In addition, the coefficient of thermal expansion of the carrier element in at least two spatial directions can thereby be set in a particularly advantageous manner as a function of the degree of filling with inorganic fillers. This particularly advantageously avoids the formation of a creeping gap for media between the carrier element and the at least one electrical line.

Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.Advantageous designs and developments of the invention are made possible by the measures specified in the dependent claims.

Dadurch, dass im Temperaturbereich von -40° C bis 90° C das zweite Material und das dritte Material so ausgewählt sind, dass der zweite thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehnungskoeffizient ((CTE3) in einem Intervall zwischen 13 ppm/K und 30 ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17 ppm/K und 24 ppm/K liegen und dass der Temperaturbereich von -40° C bis 90° C des ersten Materials so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13 ppm/K und 30 ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17 ppm/K und 24 ppm/K liegt, wird vorteilhaft bewirkt, dass über einen großen Temperaturbereich eine mediendichte Abdichtung zwischen dem Trägerelement und der elektrischen Leitung, zwischen dem Trägerelement und der Vergussmasse sowie zwischen der Vergussmasse und der elektrischen Leitung dauerhaft sichergestellt ist.Because in the temperature range from -40 ° C to 90 ° C, the second material and the third material are selected so that the second coefficient of thermal expansion (CTE2) and the third coefficient of thermal expansion ((CTE3) in an interval between 13 ppm / K and 30 ppm / K and in particular in an interval between 17 ppm / K and 24 ppm / K and that the temperature range from -40 ° C to 90 ° C of the first material is selected so that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) at least in two spatial directions in an interval between 13 ppm / K and 30 ppm / K and in particular in an interval between 17 ppm / K and 24 ppm / K, it is advantageous that a media-tight seal between the carrier element and the electrical line, between the carrier element and the potting compound and between the potting compound and the electrical line is permanently ensured.

Dadurch, dass die Vergussmasse auf der dem Elektronikraum zugewandten ersten Seite oder auf die dem Außenraum zugewandte zweite Seite des Trägerelements aufgebracht ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Anordnung der Vergussmasse optimal auf die Anwendungsumgebung des Steuergeräts angepasst werden kann. So kann bevorzugt bei starker chemischer und/oder mechanischer Belastung der zweiten Seite des Trägerelements die Vergussmasse auf der ersten Seite des Trägerelements aufgebracht werden. Infolgedessen wird vorteilhaft die Ausbildung von Kriechpfaden aus dem Außenraum des Steuergeräts in den Elektronikraum dauerhaft unterbunden oder es werden Kriechpfade zwischen Trägerelement und elektrischer Leitung sicher abgedichtet. Unter anderen Bedingungen kann das Aufbringen der Vergussmasse auf der zweiten Seite des Trägerelements eine kostengünstige und dauerhaft mediendichte Abdichtung gewährleisten.The fact that the potting compound is applied to the first side of the carrier element facing the electronics compartment or to the second side of the carrier element facing the exterior has the advantageous effect that the arrangement of the potting compound can be optimally adapted to the application environment of the control device. Thus, the potting compound can preferably be applied to the first side of the carrier element when the second side of the carrier element is subject to strong chemical and / or mechanical stress. As a result, the formation of creepage paths from the outside of the control device into the electronics compartment is advantageously permanently prevented or creepage paths between the carrier element and the electrical line are reliably sealed. Under other conditions, the application of the potting compound on the second side of the carrier element can ensure an inexpensive and permanently media-tight seal.

Dadurch, dass auf der ersten Seite des Trägerelements eine becherförmige Kavität ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung durch die becherförmige Kavität hindurchverläuft, wird vorteilhaft bewirkt, dass eine besonders einfache und kostengünstige Anordnung der Vergussmasse auf dem Trägerelement möglich wird. Die becherförmige Kavität verhindert dabei vorteilhaft ein Überlaufen oder das Kriechen der Vergussmasse aus dem eigentlichen Vergussbereich heraus. Weiterhin wird vorteilhaft durch die becherförmige Kavität sichergestellt, dass mit einer bevorzugt möglichst geringen Menge an Vergussmasse die wenigstens eine elektrische Leitung an einem Längsabschnitt der elektrischen Leitung vollumfänglich umschlossen wird. Dadurch wird vorteilhaft die Fertigungssicherheit erhöht und es werden die Fertigungskosten reduziert.The fact that a cup-shaped cavity is formed on the first side of the carrier element, with the at least one electrical line running through the cup-shaped cavity, advantageously makes possible a particularly simple and inexpensive arrangement of the potting compound on the carrier element. The cup-shaped cavity advantageously prevents the potting compound from overflowing or creeping out of the actual potting area. Furthermore, the cup-shaped cavity advantageously ensures that the at least one electrical line is completely enclosed on a longitudinal section of the electrical line with a preferably minimal amount of potting compound. This advantageously increases manufacturing reliability and reduces manufacturing costs.

Dadurch, dass die becherförmige Kavität wenigstens teilweise mit Vergussmasse gefüllt ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass ein eventuell auftretender Kriechpfad zwischen der wenigstens einen elektrischen Leitung und dem Trägerelement nicht zu einem Eindringen von Medien in den Elektronikraum führt, da die Vergussmasse, begrenzt durch die becherförmige Kavität, die wenigstens eine elektrische Leitung auf der ersten Seite des Trägerelements sicher hermetisch abdichtet.The fact that the cup-shaped cavity is at least partially filled with potting compound has the advantageous effect that a possibly occurring creepage path between the at least one electrical line and the carrier element does not lead to the penetration of media into the electronics compartment, since the potting compound is limited by the cup-shaped one Cavity that has at least one electrical Line on the first side of the carrier element securely hermetically sealed.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse eine Öffnung angeordnet ist und dass das Trägerelement an dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass die wenigstens eine elektrische Leitung durch die Öffnung in den Elektronikraum hineinragt. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Steuergerät einfach und kostengünstig fertigbar. Denn in dieser Weiterbildung sind das Gehäuse des Steuergeräts und das Trägerelement separate Elemente, so dass die mediendichte Abdichtung der elektrischen Leitung im Steckerelement vor dem Zusammenbau des Gehäuses mit dem Steckerelement geprüft werden kann. Ist demnach die Mediendichtheit bei einem geprüften Steckerelement nicht gegeben, so ist lediglich dieses Steckerelement auf einer niedrigen Wertschöpfungsstufe Ausschuss und nicht das auf einer wesentlich höher stehenden Wertschöpfungsstufe stehende Steuergerät.In a development of the invention it is provided that an opening is arranged in the housing and that the carrier element is arranged on the housing in such a way that the at least one electrical line protrudes through the opening into the electronics compartment. This has the advantageous effect that the control device can be manufactured easily and inexpensively. Because in this development, the housing of the control device and the carrier element are separate elements, so that the media-tight seal of the electrical line in the connector element can be checked before the housing is assembled with the connector element. If, accordingly, the media tightness of a tested connector element is not given, only this connector element is scrap at a lower value-added level and not the control device which is at a significantly higher value-added level.

Dadurch, dass zwischen dem Trägerelement und dem Gehäuse ein Dichtung derart angeordnet ist, dass der Elektronikraum gegen einen Außenraum des Gehäuses mediendicht abgedichtet ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Elektronikmodul dauerhaft und sicher vor eindringenden Medien geschützt ist und dass das Trägerelement zu Wartungszwecken entnehmbar ist.The fact that a seal is arranged between the carrier element and the housing in such a way that the electronics compartment is sealed against an exterior of the housing in a media-tight manner has the advantageous effect that the electronics module is permanently and reliably protected from penetrating media and that the carrier element can be removed for maintenance purposes .

Dadurch, dass das Steckerelement am Gehäuse durch eine kraftschlüssige Verbindung oder eine formschlüssige Verbindung oder eine stoffschlüssige Verbindung festgelegt ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass der Zusammenbau von Steckerelement und Gehäuse besonders einfach gestaltet werden kann und dass die Verbindung zwischen Steckerelement und Gehäuse dauerhaft zuverlässig ist. Außerdem sind dadurch vorteilhaft Standard O-Ringe verwendbar, wodurch die Fertigungskosten gesenkt und die Fertigungssicherheit erhöht werden kann.The fact that the plug element is fixed to the housing by a non-positive connection or a form-fitting connection or a material connection has the advantageous effect that the assembly of the plug element and housing can be made particularly simple and that the connection between the plug element and the housing is permanently reliable. In addition, this means that standard O-rings can advantageously be used, which means that manufacturing costs can be reduced and manufacturing reliability can be increased.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtung als eine umlaufende Dichtung mit größerem Durchmesser als der Durchmesser der Öffnung ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass eine besonders zuverlässige und sichere Abdichtung gegen Medien zwischen dem Steckerteil und dem Gehäuse bewirkt wird.In a further development of the invention, the seal is designed as a circumferential seal with a larger diameter than the diameter of the opening. This advantageously has the effect that a particularly reliable and secure seal against media is effected between the plug part and the housing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

  • 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Steuergeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Steuergeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und einen Querschnitt durch einen Gegenstecker,
  • 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Show it:
  • 1 a cross section through a control device according to the invention according to a first embodiment,
  • 2 a cross section through a further embodiment of the control device according to the first embodiment,
  • 3 a cross section through a further embodiment of the control device according to the first embodiment and a cross section through a mating connector,
  • 4th a cross section through an inventive control device according to a second embodiment.

1 zeigt ein Steuergerät 100, wie es beispielsweise in einer Getriebesteuerung in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Das Steuergerät 100 umfasst ein Elektronikmodul 500, ein Gehäuse 200, und ein Steckerelement 300 mit einem Trägerelement 310. Das Elektronikmodul 500 ist in einem Elektronikraum 210, welcher sich innerhalb des Gehäuses 200 befindet, angeordnet. Das Elektronikmodul besteht vorzugsweise aus einem Trägersubstrat 510, welches beispielsweise als Leiterplatte 512 oder beispielsweise als Keramiksubstrat 514 ausgebildet sein kann. Auf dem Trägersubstrat 510 sind elektronische Bauelemente 550, z.B. Anwender-spezifische elektronische Schaltkreise (ASIC) 552, sowie elektrische und elektronische Bauelemente 560, wie z.B. Kondensatoren 562 oder Widerstände 564 angeordnet. Die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente 550, 560 sind über elektrische Verbindungselemente 554 mit dem Trägersubstrat 510 verbunden. Bei den elektrischen Verbindungselementen 554 kann es sich beispielsweise um Bonddrähte handeln. Das Trägersubstrat 510 ist mit dem Gehäuse 200 verbunden, indem es z.B. mittels eines Klebstoffes an dem Gehäuse 200 befestigt ist. 1 shows a control unit 100 as it can be used, for example, in a transmission control in an automatic transmission of a motor vehicle. The control unit 100 includes an electronics module 500 , a housing 200 , and a connector element 300 with a carrier element 310 . The electronics module 500 is in an electronics room 210 which is located inside the housing 200 located, arranged. The electronics module preferably consists of a carrier substrate 510 , which, for example, as a printed circuit board 512 or, for example, as a ceramic substrate 514 can be formed. On the carrier substrate 510 are electronic components 550 , e.g. user-specific electronic circuits (ASIC) 552 , as well as electrical and electronic components 560 such as capacitors 562 or resistances 564 arranged. The electrical and / or electronic components 550 , 560 are about electrical connectors 554 with the carrier substrate 510 connected. With the electrical connection elements 554 it can be, for example, bond wires. The carrier substrate 510 is with the case 200 connected by attaching it to the housing, for example by means of an adhesive 200 is attached.

In einem Außenraum 202 des Steuergerätes 100 können sich Medien wie z.B. Abgase, Kraftstoffe, wässrige Flüssigkeiten oder auch Öle wie z.B. Getriebeöl befinden. Für die Funktionsfähigkeit des Steuergeräts 100 ist es wesentlich, dass die im Außenraum 202 vorhandenen Medien nicht in den Elektronikraum 210 eindringen können. Um dies zu erreichen, weist das Gehäuse 200 eine Öffnung 220 auf, welche durch das Steckerelement 300 und eine zwischen dem Gehäuse 200 und dem Steckerelement 300 angeordnete Dichtung 280 mediendicht verschlossen ist. Die Dichtung 280 ist dabei vorzugsweise als O-Ring 282 ausgebildet. Das Steckerelement 300 wird mittels einer kraftschlüssigen, formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindung so am Gehäuse 200 befestigt, dass das Gehäuse 200, die Dichtung 280 und das Steckerelement 300 eine mediendichte Abdichtung des Elektronikraums 210 gegenüber dem Außenraum 202 gewährleisten.In an outside room 202 of the control unit 100 there may be media such as exhaust gases, fuels, aqueous liquids or oils such as gear oil. For the functionality of the control unit 100 it is essential that the outside space 202 existing media not in the electronics room 210 can penetrate. To achieve this, the housing 200 an opening 220 on which through the plug element 300 and one between the housing 200 and the connector element 300 arranged seal 280 is sealed media-tight. The seal 280 is preferably an O-ring 282 educated. The connector element 300 is attached to the housing by means of a force-fit, form-fit or material connection 200 attached that the case 200 who have favourited Seal 280 and the connector element 300 a media-tight seal of the electronics compartment 210 opposite the outside space 202 guarantee.

Das Steckerelement 300 besteht aus einem Trägerelement 310, welches eine erste Seite 312 aufweist, wobei die erste Seite 312 dem Elektronikraum 210 zuweist. Das Trägerelement 310 weist außerdem eine zweite Seite 314 auf, wobei die zweite Seite 314 des Trägerelements 310 wenigstens bereichsweise dem Außenraum 202 zuweist. Das Trägerelement 310 bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel auf seiner ersten Seite eine becherförmige Kavität 330 aus. Das Steckerelement 300 weist weiterhin im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei elektrische Leitungen 320 auf, welche von der ersten Seite 312 auf die zweite Seite 314 des Trägerelements 310 hindurchgeführt sind. Die zwei elektrischen Leitungen 320 sind auf der zweiten Seite 314 mit einem hier nicht dargestellten Gegenstecker elektrisch kontaktierbar. In einer anderen Ausführungsform, die hier nicht dargestellt ist, können die zwei elektrischen Leitungen 320 durch Löten oder durch Schweißen mit einer weiterführenden Verdrahtung oder mit einer anderen Aufbau- und Verbindungstechnik elektrisch kontaktiert werden. So können beispielsweise in einer Ausführungsform die zwei elektrischen Leitungen 320 als Pins, bevorzugt als Kontaktpins, ausgebildet sein, wobei diese Pins oder Kontaktpins in einen Schaltungsträger, z.B. eine Leiterplatte, ein PCB oder in eine Keramik gelötet werden. Auf der ersten Seite 312 führen die elektrischen Leitungen 320 durch die Kavität 330 des Trägerelements 310 hindurch und kontaktieren das Elektronikmodul 500 jeweils mittels eines elektrischen Verbindungsteils 570. Dieses elektrische Verbindungsteil 570 kann beispielsweise als Federelement 572 in Form einer Spiralfeder oder einer S-Feder ausgestaltet sein oder als ein sonstiges, in der Verbindungstechnik übliches elektrisches Verbindungselement, ausgestaltet sein.The connector element 300 consists of a carrier element 310 which is a first page 312 having, the first side 312 the electronics room 210 assigns. The carrier element 310 also has a second side 314 on, being the second side 314 of the carrier element 310 at least in some areas the outside space 202 assigns. The carrier element 310 forms a cup-shaped cavity on its first side in the illustrated embodiment 330 the end. The connector element 300 also has two electrical lines in the illustrated embodiment 320 on which one from the first page 312 on the second page 314 of the carrier element 310 are passed through. The two electrical lines 320 are on the second page 314 electrically contactable with a mating connector not shown here. In another embodiment, which is not shown here, the two electrical lines 320 electrical contact can be made by soldering or welding with further wiring or with another construction and connection technology. For example, in one embodiment, the two electrical lines 320 be designed as pins, preferably as contact pins, these pins or contact pins being soldered into a circuit carrier, for example a printed circuit board, a PCB or a ceramic. On the first page 312 lead the electrical lines 320 through the cavity 330 of the carrier element 310 through and contact the electronics module 500 each by means of an electrical connector 570 . This electrical connector 570 can for example as a spring element 572 be designed in the form of a spiral spring or an S-spring or be designed as another electrical connection element customary in connection technology.

Die becherförmige Kavität 330 des Trägerelements 310 ist mit einer elektrisch nicht leitfähigen Vergussmasse 380 derart gefüllt, dass sie jede der zwei elektrischen Leitungen 320 an einem Längsabschnitt 322 der zwei elektrischen Leitungen 320 vollumfänglich umschließt. Gleichzeitig schließt die Vergussmasse 380 bevorzugt dicht mit den Wänden der becherförmigen Kavität 330 ab.The cup-shaped cavity 330 of the carrier element 310 is with an electrically non-conductive potting compound 380 so filled that they each of the two electrical lines 320 on a longitudinal section 322 of the two electrical lines 320 fully encloses. At the same time, the potting compound closes 380 preferably close to the walls of the cup-shaped cavity 330 away.

Zur Erzielung einer dauerhaften Mediendichtheit ist es insbesondere wichtig, eine Delamination zwischen den elektrischen Leitungen 320 und dem Trägerelement 310 zu unterbinden. Daher werden die beteiligten Materialien (für die elektrischen Leitungen 320, und für das Trägerelement 310) bevorzugt derart gewählt, dass deren thermische Ausdehnungskoeffizienten weitestgehend aneinander angepasst sind. So werden thermische Spannungen, welche häufig die Ursache für Delaminationen sind, weitestgehend vermieden. Eine infolge einer eventuell auftretende Delamination zwischen den elektrischen Leitungen 320 und dem Trägerelement 310 auftretender Kriechpfad wird dann durch die Vergussmasse 380 mediendicht abgeschlossen.In order to achieve permanent media tightness, it is particularly important to have delamination between the electrical lines 320 and the carrier element 310 to prevent. Therefore, the materials involved (for the electrical wiring 320 , and for the carrier element 310 ) preferably chosen such that their coefficients of thermal expansion are largely matched to one another. In this way, thermal stresses, which are often the cause of delamination, are largely avoided. A delamination that may occur between the electrical lines 320 and the carrier element 310 Occurring creepage path is then through the potting compound 380 Completed media-tight.

Die Vergussmasse 380 besteht vorzugsweise aus einem Epoxidharz mit oder ohne Füllstoffen, aus einem Silikonelastomer mit oder ohne Füllstoffen, aus einem Epoxidharz auf Säure-Anhydridbasis mit oder ohne Füllstoffen, aus Polyurethan (PUR) mit oder ohne Füllstoffen oder aus Elastomer, Kautschuk oder einem Silikon-Kautschuk. Durch eine geeignete Auswahl des Materials für die Vergussmasse 380 und eine geeignete Auswahl von Füllstoffen lässt sich auch der thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergussmasse 380 in weiten Bereichen ebenso einstellen wie die Viskosität und die Medienbeständigkeit der Vergussmasse 380.The potting compound 380 consists preferably of an epoxy resin with or without fillers, of a silicone elastomer with or without fillers, of an epoxy resin based on acid anhydride with or without fillers, of polyurethane (PUR) with or without fillers or of elastomer, rubber or a silicone rubber. By a suitable selection of the material for the potting compound 380 and a suitable selection of fillers can also determine the coefficient of thermal expansion of the potting compound 380 Set in a wide range as well as the viscosity and media resistance of the casting compound 380 .

Bevorzugt wird die Vergussmasse 380 auch nach ihrer Viskosität, beziehungsweise Elastizität ausgewählt. Dadurch ist es möglich, dass thermische Spannungen zwischen der Vergussmasse 380 und dem Trägerelement 310 auf der einen Seite sowie zwischen der Vergussmasse 380 und den elektrischen Leitungen 320 auf der anderen Seite durch die elastischen Eigenschaften der Vergussmasse 380 mittels der Elastizität der Vergussmasse 380 abgebaut werden. Somit können bevorzugt Delaminationen zwischen der Vergussmasse 380 und dem Trägerelement 310 beziehungsweise zwischen der Vergussmasse 380 und den elektrischen Leitungen 320 vermieden werden. Die Kosten für die Vergussmasse 380 sind jedoch i.d.R. hoch gegenüber den Kosten für die elektrischen Leitungen 320 und für das Trägerelement 310. Überdies verursacht das Aufbringen der Vergussmasse 380 auf dem Trägerelement 310 einen zusätzlichen Arbeitsschritt. Daher kann durch die gegenseitige Anpassung des zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) der elektrischen Leitung 320, des dritten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE3) der Vergussmasse 380 sowie des ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) des Trägerelements 310 in wenigstens zwei Raumrichtungen die Menge der für eine sichere Medienabdichtung notwendigen Vergussmasse erheblich reduziert werden. Somit ist eine dauerhafte Mediendichtheit auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar.The casting compound is preferred 380 also selected according to their viscosity or elasticity. This makes it possible for thermal stresses to exist between the potting compound 380 and the carrier element 310 on one side and between the potting compound 380 and the electrical lines 320 on the other hand through the elastic properties of the potting compound 380 by means of the elasticity of the potting compound 380 be dismantled. Delaminations can thus preferably be created between the potting compound 380 and the carrier element 310 or between the potting compound 380 and the electrical lines 320 be avoided. The cost of the potting compound 380 however, they are usually high compared to the costs of the electrical cables 320 and for the carrier element 310 . In addition, the potting compound is applied 380 on the carrier element 310 an additional work step. Therefore, by mutually adapting the second coefficient of thermal expansion (CTE2) of the electrical line 320 , the third coefficient of thermal expansion (CTE3) of the potting compound 380 and the first coefficient of thermal expansion (CTE1) of the carrier element 310 In at least two spatial directions, the amount of potting compound required for reliable media sealing can be reduced considerably. Permanent media tightness can thus be produced in a particularly simple and inexpensive manner.

Das Gehäuse 200 besteht beispielsweise aus zwei Gehäusehalbschalen, bevorzugt aus einem ersten Gehäuseteil 206 und aus einem zweiten Gehäuseteil 208. Das Gehäuse kann dabei aus Kunststoff, z.B. aus Polyamid (PA66, PA6) oder aus Aluminium oder aus einem Verbund von Aluminium und Kunststoffen gefertigt sein. Die elektrischen Leitungen 320 sind vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet, beispielsweise aus Kupfer, vernickeltem Kupfer, Aluminium, Stahl, Eisen, Silber oder Gold. Besonders bevorzugt bestehen sie aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.The case 200 consists for example of two housing half-shells, preferably of a first housing part 206 and from a second housing part 208 . The housing can be made from plastic, for example from polyamide (PA66, PA6) or from aluminum or from a composite of aluminum and plastics. The electrical lines 320 are preferably formed from a metal, for example from copper, nickel-plated copper, aluminum, steel, iron, silver or gold. They are particularly preferably made of copper or a copper alloy.

Das Steckerelement 300 besteht vorzugsweise aus teilkristallinem Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethersulfon (PES) oder aus Polyetherimid (PEI). Besonders bevorzugt sind diese Kunststoffe mit Füllstoffen versehen, bevorzugt mit Glasfasern. Durch die i.d.R. längliche Erstreckung der Glasfasern ordnen sich diese beim Spritzgießen in einer flächigen Erstreckung innerhalb des Kunststoffes an, so dass das fertig gespritzte Kunststoffteil bei einer Glasfaserfüllung üblicherweise unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten in den drei Raumrichtungen aufweist. Dabei ist i.d.R. in einer Ebene, in welcher sich die Längsachsen der länglichen Glasfasern erstrecken, ein geringerer thermischer Ausdehnungskoeffizienten zu beobachten als in der zu diesen Ebenen senkrechten Richtung. Üblicherweise erstreckt sich die Ebene mit dem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten entlang der Fließfront des flüssigen Kunststoffs beim Spritzvorgang. Somit ist die Lage bzw. die räumliche Anordnung dieser Ebene vom Spritzvorgang, also insbesondere von der Werkzeugform und den Anspritzpunkten abhängig. Durch die Variation des Füllgrades des Kunststoffes, d.h. des Anteils der Füllstoffe (z.B der Glasfasern) am Kunststoff lässt sich der thermische Ausdehnungskoeffizient in der Ebene mit dem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in weiten Bereichen variieren. Im weiteren Verlauf seien die beiden Raumrichtungen, welche die Ebene mit dem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufspannen, mit „x“ und „y“ bezeichnet. Die die dazu senkrechte Raumrichtung, welche einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen kann wird im weiteren Verlauf mit „z“ bezeichnet. Somit gilt: der erste thermische Ausdehnungskoeffizient in der x-y-Ebene (CTE1x,y) ist kleiner als der erste thermische Ausdehnungskoeffizient in der dazu senkrechten z-Richtung (CTE1z). Die mit x, y und z bezeichneten Raumrichtungen werden somit durch die Herstellungsbedingungen relativ zu der Gestalt des Trägerteils 310 festgelegt.The connector element 300 consists preferably of partially crystalline polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), polyethersulfone (PES) or of polyetherimide (PEI). These plastics are particularly preferably provided with fillers, preferably with glass fibers. Due to the generally elongated extension of the glass fibers, they are arranged in an areal extent within the plastic during injection molding, so that the finished molded plastic part usually has different thermal expansion coefficients in the three spatial directions with a glass fiber filling. As a rule, a lower thermal expansion coefficient can be observed in a plane in which the longitudinal axes of the elongated glass fibers extend than in the direction perpendicular to these planes. The plane with the low coefficient of thermal expansion usually extends along the flow front of the liquid plastic during the injection molding process. The position or the spatial arrangement of this plane is therefore dependent on the injection process, that is to say in particular on the mold shape and the injection points. By varying the degree of filling of the plastic, ie the proportion of fillers (eg glass fibers) in the plastic, the coefficient of thermal expansion in the plane with the low coefficient of thermal expansion can be varied over a wide range. In the following, the two spatial directions that span the plane with the low coefficient of thermal expansion are referred to as “x” and “y”. The spatial direction perpendicular to this, which can have a higher coefficient of thermal expansion, is referred to as “z” in the following. The following applies: the first coefficient of thermal expansion in the xy plane (CTE1 x, y ) is smaller than the first coefficient of thermal expansion in the z-direction perpendicular thereto (CTE1 z ). The spatial directions denoted by x, y and z are thus relative to the shape of the carrier part due to the manufacturing conditions 310 set.

Für eine möglichst gute Mediendichtheit ist es notwendig, dass insbesondere an der Stelle der Durchführung der elektrischen Leitungen 320 durch das Trägerelement 310 möglichst geringe oder gar keine thermischen Spannungen auftreten. Bei Verwendung von einem ersten Material des Trägerelements 310 mit einem anisotropen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) kann dieser erste thermische Ausdehnungskoeffizient nicht in allen drei Raumrichtungen gleichzeitig an den zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) der elektrischen Leitungen 320 angepasst werden, wie es im Idealfall wünschenswert wäre. Daher ist in diesem Fall besonderes auf die geometrischen Verhältnisse an der Stelle der Durchführung der elektrischen Leitungen 320 durch das Trägerelement 310 und die Ausrichtung des anisotropen ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) zu achten. Denn dadurch wird bei derartigen Materialverbünden in Abhängigkeit von der Temperatur die lokale Lage von Spannungsspitzen und deren Intensität bestimmt und damit Ort und Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Delaminationen zwischen den elektrischen Leitungen 320 und dem Trägerelement 310.For the best possible media tightness, it is necessary, in particular, at the point where the electrical lines are passed through 320 through the carrier element 310 As little or no thermal stresses occur as possible. When using a first material of the carrier element 310 With an anisotropic first coefficient of thermal expansion (CTE1), this first coefficient of thermal expansion cannot be applied to the second coefficient of thermal expansion (CTE2) of the electrical lines in all three spatial directions at the same time 320 adjusted as would ideally be desirable. Therefore, in this case, special attention should be paid to the geometric relationships at the point where the electrical lines are passed through 320 through the carrier element 310 and to respect the orientation of the anisotropic first coefficient of thermal expansion (CTE1). This is because in such material composites the local position of voltage peaks and their intensity is determined as a function of the temperature, and thus the location and probability of delamination occurring between the electrical lines 320 and the carrier element 310 .

So kann die becherförmige Kavität 330 unterschiedliche Geometrien aufweisen. Beispielsweise kann die becherförmige Kavität 330 so ausgebildet sein, dass die becherartige Vertiefung sehr tief gegen den Durchmesser des Becherbodens ist. Oder die becherförmige Kavität 330 kann so ausgebildet sein, dass die Vertiefung der Kavität 330 sehr klein gegen den Durchmesser des Becherbodens ist.So can the cup-shaped cavity 330 have different geometries. For example, the cup-shaped cavity 330 be designed so that the cup-like recess is very deep compared to the diameter of the cup base. Or the cup-shaped cavity 330 can be designed so that the recess of the cavity 330 is very small compared to the diameter of the bottom of the cup.

Insbesondere bei Verwendung eines ersten Materials mit anisotropem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) spielen diese Abmessungsverhältnisse eine wichtige Rolle dafür, wie die x-y-Ebene des ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (geringe thermische Ausdehnung) bezüglich der Durchführungs-Richtung der elektrischen Leitungen 320 im Trägerelement 310 optimal ausgerichtet sein sollte, um Delaminationen zu vermeiden.In particular when using a first material with an anisotropic first thermal expansion coefficient (CTE1), these dimensional relationships play an important role, as does the xy plane of the first thermal expansion coefficient (low thermal expansion) with respect to the feed-through direction of the electrical lines 320 in the carrier element 310 should be optimally aligned to avoid delamination.

Je nach geometrischer Ausgestaltung der Kavität 330 kann es in einigen Fällen erforderlich sein, dass das Trägerelement 310 derart hergestellt wird, dass die Durchführungs-Richtung der elektrischen Leitungen 320 durch das Trägerelement 310 bevorzugt in der x-y-Ebene (Ebene mit geringer thermischer Ausdehnung) des ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) liegt.Depending on the geometric configuration of the cavity 330 In some cases it may be necessary that the carrier element 310 is made in such a way that the lead-through direction of the electrical lines 320 through the carrier element 310 is preferably in the xy plane (plane with low thermal expansion) of the first coefficient of thermal expansion (CTE1).

Unter anderen geometrischen Randbedingungen kann es wiederum erforderlich sein, das Trägerelement 310 derart herzustellen, dass die Durchführungs-Richtung der elektrischen Leitungen 320 durch das Trägerelement 310 bevorzugt senkrecht zur x-y-Ebene (Ebene mit geringer thermischer Ausdehnung) des ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) verläuft.Under other geometric boundary conditions, it may again be necessary to use the carrier element 310 manufacture in such a way that the lead-through direction of the electrical lines 320 through the carrier element 310 preferably perpendicular to the xy plane (plane with low thermal expansion) of the first coefficient of thermal expansion (CTE1).

In 2 ist eine weitere Ausführungsform des Ausführungsbeispiels aus 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist das Steckerelement 300 wie in 1 in der Öffnung 220 des Gehäuses 200 angeordnet. Jedoch ist in dieser Ausführungsform das Steckerelement 300 durch eine Klebung 284 auf der dem Elektronikraum 210 zugewandten Seite des Gehäuses mediendicht befestigt. Die Klebung 284 übernimmt dabei die mediendichte Abdichtung zwischen dem Außenraum 202 des Gehäuses und dem Elektronikraum 210. Die Klebung 284 ist dabei bevorzugt derart gestaltet, dass sie einerseits dauerhaft eine Medienresistenz aufweist und nicht durch die im Außenraum 202 vorliegenden Medien aufgelöst wird. Andererseits weist sie eine Elastizität derart auf, dass sie bei thermisch induzierter oder durch andere Außeneinwirkungen induzierte mechanische Bewegungen zwischen dem Steckerelement 300 und dem Gehäuse 200 den dadurch bewirkten mechanischen Stress abbauen kann, ohne dass es zu einer Delamination zwischen der Klebung 284 und dem Gehäuse 200 oder zwischen der Klebung 284 und dem Steckerelement 300 kommt.In 2 is a further embodiment of the exemplary embodiment from FIG 1 shown. In this embodiment, the plug element 300 as in 1 in the opening 220 of the housing 200 arranged. However, in this embodiment, the plug element is 300 by gluing 284 on the electronics room 210 facing side of the housing attached media-tight. The glue 284 takes over the media-tight seal between the outside space 202 the housing and the electronics compartment 210 . The glue 284 is preferably designed in such a way that, on the one hand, it has permanent media resistance and not due to that in the outside space 202 present media is resolved. On the other hand, it has an elasticity such that it can move between the plug element in the event of thermally induced mechanical movements or mechanical movements induced by other external influences 300 and the case 200 can reduce the resulting mechanical stress without delamination between the bond 284 and the case 200 or between the gluing 284 and the connector element 300 comes.

In 3 ist ein Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei deckt das Steckerelement 300 die Öffnung 220 des Gehäuses 200 mit seiner zweiten Seite 314 ab. Das Steckerelement ist dabei in eine becherförmige Struktur 270 des Gehäuses 200 eingeführt, wobei die becherförmige Struktur 270 mit ihren Wänden 272 das Steckerelement 300 überragt. Die Abdichtung zwischen dem Elektronikraum 210 und dem Außenraum 202 wird dadurch erreicht, dass das Steckerelement 300 am Boden der becherförmigen Struktur 270 auf einer Dichtung 280, die bevorzugt als O-Ring 284 ausgebildet ist, zur Anlage kommt. Durch ein Verkrimpen der Wände 272 der becherförmigen Struktur 270 wird das Steckerelement 300 gegen die Dichtung 280, 284 derart angepresst, dass eine mediendichte Abdichtung hergestellt ist.In 3 a section from a further embodiment of the exemplary embodiment according to the invention is shown. The plug element covers 300 the opening 220 of the housing 200 with its second side 314 away. The plug element is in a cup-shaped structure 270 of the housing 200 introduced, the cup-shaped structure 270 with their walls 272 the connector element 300 towers. The seal between the electronics compartment 210 and the outside space 202 is achieved in that the plug element 300 at the bottom of the cup-shaped structure 270 on a seal 280 that is preferred as an O-ring 284 is trained, comes to the plant. By crimping the walls 272 the cup-shaped structure 270 becomes the connector element 300 against the seal 280 , 284 pressed in such a way that a media-tight seal is produced.

Das Gehäuse 200 weist im Außenraum 202 im Bereich des Steckerelements 300 ferner eine kanalartige Führungsöffnung 290 auf. In diese kanalartigen Führungsöffnung 290 kann ein Gegenstecker 600 eingeführt werden. Der Gegenstecker 600 wird bevorzugt mittels einer den Gegenstecker 600 umlaufenden Gegensteckerdichtung 630, besonders bevorzugt als O-Ring 632 ausgebildet, mediendicht gegen den Außenraum 202 abgedichtet. Im Gegenstecker 600 befinden sich darüber hinaus elektrische Kontakte 620, mit welchen die elektrischen Leitungen 320 auf der zweiten Seite des Trägerelements 310 elektrisch kontaktiert werden können.The case 200 points outside 202 in the area of the connector element 300 also a channel-like guide opening 290 on. In this channel-like guide opening 290 can be a mating connector 600 to be introduced. The mating connector 600 is preferred by means of a mating connector 600 circumferential mating connector seal 630 , particularly preferred as an O-ring 632 trained, media-tight against the outside area 202 sealed. In the mating connector 600 there are also electrical contacts 620 with which the electrical lines 320 on the second side of the carrier element 310 can be electrically contacted.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Steckerelement 300 seitlich in das Gehäuse 200 montiert, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Leitung 320 und dem Elektronikmodul 500 durch ein elektrisches Verbindungsteil 570 in Form beispielsweise eines Bonddrahtes hergestellt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird bevorzugt zunächst das Elektronikmodul 500 auf ein erstes Gehäuseteil 206 des Gehäuses 200 montiert. Anschließend wird das Steckerteil 300 an der vorgesehenen Stelle im Gehäuse 200 angeordnet. Danach wird die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Leitung 320 und dem Elektronikmodul 500 mittels des elektrischen Verbindungsteils 570, bevorzugt in Form eines Bonddrahtes, hergestellt. Schließlich wird das Gehäuse 200 durch Aufsetzen eines zweiten Gehäuseteils 208 mediendicht geschlossen. Die mediendichte Abdichtung wird dabei durch die das Steckerteil 300 umlaufende Dichtung 280 (bevorzugt ein O-Ring 282) gewährleistet, welche zwischen dem ersten Gehäuseteil 206 und dem zweiten Gehäuseteil 208 fest eingeklemmt ist und so die mediendichte Abdichtung zwischen dem Außenraum 202 und dem Elektronikraum 210 bewerkstelligt.In 4th a further embodiment of the invention is shown. In this embodiment, the connector element 300 laterally in the housing 200 mounted, creating the electrical connection between the electrical line 320 and the electronics module 500 through an electrical connector 570 can be produced in the form of a bonding wire, for example. In this exemplary embodiment, the electronics module is preferred first 500 on a first housing part 206 of the housing 200 assembled. Then the connector part 300 at the intended location in the housing 200 arranged. After that, the electrical connection between the electrical line 320 and the electronics module 500 by means of the electrical connection part 570 , preferably in the form of a bonding wire. Finally the case 200 by putting on a second housing part 208 closed media-tight. The media-tight seal is created by the plug part 300 circumferential seal 280 (preferably an O-ring 282 ) ensures that between the first housing part 206 and the second housing part 208 is firmly clamped and so the media-tight seal between the outside space 202 and the electronics room 210 accomplished.

Derartige, zuvor in den Figuren beschriebene Steuergeräte sind beispielsweise geeignet zum Einsatz als Steuergeräte für Getriebeschaltungen, beispielsweise in Automatikgetrieben. Die zuvor beschriebenen Steckerelemente eignen sich zum Einsatz in derartigen Steuergeräten.Such control devices, previously described in the figures, are suitable, for example, for use as control devices for gear shifts, for example in automatic transmissions. The connector elements described above are suitable for use in such control devices.

Claims (12)

Steuergerät (100) umfassend ein Elektronikmodul (500), ein Gehäuse (200), wobei das Elektronikmodul (500) in einem Elektronikraum (210), welcher sich in dem Gehäuse (200) befindet, angeordnet ist, und umfassend ein Steckerelement (300) mit einem Trägerelement (310), wobei das Trägerelement (310) eine erste Seite (312) und eine zweite Seite (314) aufweist, wobei das Steckerelement (300) weiterhin wenigstens eine elektrische Leitung (320) aufweist, welche von der ersten Seite (312) auf die zweite Seite (314) des Trägerelements (310) hindurchgeführt ist, wobei eine Vergussmasse (380) an dem Trägerelement (310) derart angeordnet ist, dass die Vergussmasse (380) die wenigstens eine elektrische Leitung (320) an einem Längsabschnitt (322) der elektrischen Leitung (320) vollumfänglich umschließt, wobei das Trägerelement (310) aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) hergestellt ist, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung (320) aus einem zweiten Material mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) hergestellt ist, wobei die Vergussmasse (380) aus einem dritten Material mit einem drittem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE3) hergestellt ist, wobei das Steckerelement (300) am Gehäuse (200) derart aufgenommen ist, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (320) in den Elektronikraum (210) hineinragt, wobei das Trägerelement (310) aus einem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (310) aus einem thermoplastischem Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Vol-% anorganischer Füllstoffe besteht, und dass das zweite Material und das dritte Material so ausgewählt sind, dass der zweite thermische Ausdehungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehungskoeffizient (CTE3) in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegen und dass das erste Material so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegt.Control device (100) comprising an electronics module (500), a housing (200), the electronics module (500) being arranged in an electronics compartment (210) which is located in the housing (200), and comprising a plug element (300) with a carrier element (310), wherein the carrier element (310) has a first side (312) and a second side (314), wherein the plug element (300) furthermore has at least one electrical line (320) which leads from the first side ( 312) is passed through to the second side (314) of the carrier element (310), wherein a potting compound (380) is arranged on the carrier element (310) in such a way that the potting compound (380) the at least one electrical line (320) on a longitudinal section (322) completely encloses the electrical line (320), the carrier element (310) being made from a first material with a first coefficient of thermal expansion (CTE1), the at least one electrical line (320) being made from a two th material with a second coefficient of thermal expansion (CTE2) is made, the potting compound (380) is made of a third material with a third coefficient of thermal expansion (CTE3), the plug element (300) is received on the housing (200) in such a way that the at least one electrical line (320) protrudes into the electronics compartment (210), the carrier element (310) being made of a plastic, characterized in that the carrier element (310) is made of a thermoplastic or a thermoplastic with a proportion of more than as 25% by volume of inorganic fillers, and that the second material and the third material are selected such that the second coefficient of thermal expansion (CTE2) and the third coefficient of thermal expansion (CTE3) are in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular lie in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K and that the first material is so designed is that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) is at least in two spatial directions in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Temperaturbereich von -40°C bis 90°C das zweite Material und das dritte Material so ausgewählt sind, dass der zweite thermische Ausdehungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehungskoeffizient (CTE3) in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegen und dass im Temperaturbereich von -40°C bis 90°C das erste Material so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegt.Control unit after Claim 1 , characterized in that in the temperature range from -40 ° C to 90 ° C, the second material and the third material are selected so that the second thermal expansion coefficient (CTE2) and the third thermal expansion coefficient (CTE3) in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K and that in the temperature range from -40 ° C to 90 ° C the first material is selected so that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) at least in two spatial directions is in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (380) auf der dem Elektronikraum (210) zugewandten ersten Seite (312) oder auf die einem Außenraum (202) zugewandte zweite Seite (314) des Trägerelements (310) aufgebracht ist.Control unit according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the potting compound (380) is applied to the first side (312) facing the electronics compartment (210) or on the second side (314) of the carrier element (310) facing an outer space (202). Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite (312) des Trägerelements (310) eine becherförmige Kavität (330) ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung (320) durch die becherförmige Kavität (330) hindurch verläuft.Control unit according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that a cup-shaped cavity (330) is formed on the first side (312) of the carrier element (310), the at least one electrical line (320) running through the cup-shaped cavity (330). Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Kavität (330) wenigstens teilweise mit der Vergussmasse (380) gefüllt ist.Control unit after Claim 4 , characterized in that the cup-shaped cavity (330) is at least partially filled with the potting compound (380). Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (200) eine Öffnung (220) angeordnet ist und dass das Trägerelement (310) an dem Gehäuses (200) derart angeordnet ist, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (320) durch die Öffnung (220) in den Elektronikraum (210) hineinragt.Control unit according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that an opening (220) is arranged in the housing (200) and that the carrier element (310) is arranged on the housing (200) in such a way that the at least one electrical line (320) through the opening (220) protrudes into the electronics compartment (210). Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägerelement (310) und dem Gehäuse (200) eine Dichtung (280) derart angeordnet ist, dass der Elektronikraum (210) gegen den Außenraum (202) des Gehäuses (200) mediendicht abgedichtet ist.Control unit after Claim 6 , characterized in that a seal (280) is arranged between the carrier element (310) and the housing (200) in such a way that the electronics compartment (210) is sealed against the outer space (202) of the housing (200) in a media-tight manner. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (300) am Gehäuse (200) durch eine kraftschlüssige Verbindung oder eine formschlüssige Verbindung oder eine stoffschlüssige Verbindung festgelegt ist.Control unit according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the plug element (300) is fixed on the housing (200) by a force-fit connection or a form-fit connection or a material connection. Steuergerät nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (280) als eine umlaufende Dichtung (280) mit größerem Durchmesser als der Durchmesser der Öffnung (220) ausgebildet ist.Control unit according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the seal (280) is designed as a circumferential seal (280) with a larger diameter than the diameter of the opening (220). Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (310) aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Vol-% Glasfasern besteht.Control unit according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the carrier element (310) consists of a thermoplastic plastic with a proportion of more than 25% by volume of glass fibers. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (380) aus einem duroplastischen Kunststoff auf Epoxidharz-Basis oder aus einem Silikonelastomer oder aus einem Kautschuk besteht.Control unit according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the potting compound (380) consists of a thermosetting plastic based on epoxy resin or of a silicone elastomer or of a rubber. Steckerelement (300) zur Verwendung in einem Steuergerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem Trägerelement (310), wobei das Trägerelement (310) eine erste Seite (312) und eine zweite Seite (314) aufweist, wobei das Steckerelement (300) weiterhin wenigstens eine elektrische Leitung (320) aufweist, welche von der ersten Seite (312) auf die zweite Seite (314) des Trägerelements (310) hindurchgeführt ist, wobei eine Vergussmasse (380) an dem Trägerelement (310) derart angeordnet ist, dass die Vergussmasse (380) die wenigstens eine elektrische Leitung (320) an einem Längsabschnitt (322) der elektrischen Leitung (320) vollumfänglich umschließt, wobei das Trägerelement (310) aus einem ersten Material mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE1) hergestellt ist, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung (320) aus einem zweiten Material mit einem zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE2) hergestellt ist, wobei die Vergussmasse (380) aus einem dritten Material mit einem drittem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE3) hergestellt ist, wobei das Trägerelement (310) aus einem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (310) aus einem thermoplastischem Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Anteil von mehr als 25 Vol-% anorganischer Füllstoffe besteht, und dass das zweite Material und das dritte Material so ausgewählt sind, dass der zweite thermische Ausdehungskoeffizient (CTE2) und der dritte thermische Ausdehungskoeffizient (CTE3) in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegen und dass das erste Material so ausgewählt ist, dass der erste thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE1) zumindest in zwei Raumrichtungen in einem Intervall zwischen 13ppm/K und 30ppm/K und insbesondere in einem Intervall zwischen 17ppm/K und 24ppm/K liegt.Plug element (300) for use in a control device (100) according to one of the Claims 1 until 11 with a carrier element (310), wherein the carrier element (310) has a first side (312) and a second side (314), wherein the plug element (300) furthermore has at least one electrical line (320) which leads from the first side ( 312) is passed through to the second side (314) of the carrier element (310), wherein a potting compound (380) is arranged on the carrier element (310) in such a way that the potting compound (380) the at least one electrical line (320) on a longitudinal section (322) completely encloses the electrical line (320), the carrier element (310) being made of a first material with a first coefficient of thermal expansion (CTE1), the at least one electrical line (320) being made of a second material with a second thermal expansion coefficient Coefficient of expansion (CTE2) is produced, the potting compound (380) being produced from a third material with a third coefficient of thermal expansion (CTE3), the The carrier element (310) consists of a plastic, characterized in that the carrier element (310) consists of a thermoplastic or of a thermoplastic with a proportion of more than 25% by volume of inorganic fillers, and that the second material and the third material are selected so that the second coefficient of thermal expansion (CTE2) and the third coefficient of thermal expansion (CTE3) are in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K and that the first material is selected so that the first coefficient of thermal expansion (CTE1) is at least in two spatial directions in an interval between 13ppm / K and 30ppm / K and in particular in an interval between 17ppm / K and 24ppm / K.
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