DE102013208984A1

DE102013208984A1 - Steuergerät

Info

Publication number: DE102013208984A1
Application number: DE102013208984.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk Raschke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: CN105379438A; WO2014183938A1; DE102013208984B4; US20160113129A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein Getriebe eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist: ein Gehäuse (G) umfassend ein Gehäuseunterteil (5) und einen Gehäusedeckel (6), wobei das Gehäuseunterteil (5) an einer ersten Hauptoberfläche einen Anordnungsbereich zum Anordnen einer Leiterplatte (1) und zumindest einen Befestigungszapfen (2) aufweist, der von der Hauptoberfläche (5a) des Gehäuseunterteils (5) vorsteht und innerhalb des Gehäuses (G) endet, eine Leiterplatte (1) mit zumindest einer, zu dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) korrespondierenden Aussparung (3, 3a), wobei die zumindest eine Aussparung (3, 3a) zum Durchgreifen eines Befestigungszapfens (2) geeignet ist, zumindest eine Sicherungsscheibe (7), die ausgebildet ist, um auf dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) aufgepresst zu werden und eine Bewegung der Leiterplatte (1) und der zumindest einen Sicherungsscheibe (7) an dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) in Richtung zu dessen freien Ende zu blockieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein Getriebe eines Fahrzeugs.
Getriebesteuerungen für Fahrzeuggetriebe umfassen eine zentrale elektronische Steuereinheit, mit der weiteren Steuerungsbaugruppen, wie beispielsweise Sensoren, Ventile, ein Stecker für einen Anschluss an andere Fahrzeugsysteme und dergleichen, verbindbar sind. Die zentrale elektronische Steuereinheit umfasst elektronische Bauelemente, die üblicherweise in einem abgedichteten Bauraum untergebracht sind. Bei integrierten Getriebesteuergeräten ist es notwendig, die elektronischen bzw. elektrischen Bauteile gegen das umgebende aggressive Getriebeöl zu schützen. Dazu werden meist zwei Metalldeckel miteinander verschweißt, bzw. zwei Metalldeckel oder ein Kunststoffgehäuse mit einem Metalldeckel verschraubt bzw. vernietet.
Solche Getriebesteuerungen sind gewöhnlich Umgebungstemperaturen von 150°C bis –40°C ausgesetzt. Zur Ableitung derart hoher Temperaturen weist das Gehäuseoberteil mitunter flüssigkeitsdurchströmte Kühlrippen auf. Neben der Temperaturbelastung treten regelmäßig Vibrationsbelastungen von bis zu 30 g auf. Unter diesen Belastungen sind die Anforderungen an die Befestigung dieser Schaltungsträger z.B. in Anbaugeräten im Fahrzeugmotorenraum deutlich höher. Zudem muss aber auch berücksichtigt werden, dass der geringstmögliche Aufwand hinsichtlich der Material- und Fertigungskosten betrieben und die Qualität sowie die Lebensdauer derartiger Elektronikgeräte, welche z.B. über seitlich am Gehäuseunterteil angeordnete Steckerbuchsen geeignet kontaktiert werden können, nicht beeinträchtigt wird.
Aus DE 10 2005 030 381 A1 ist ein Befestigungssystem bekannt, bei welchem zwischen Schaltungsträger und Halterung ein temperaturbeständiges und vibrationsdämpfendes Gummielement, vorzugsweise ein O-Ring, entweder lose oder angespritzt angeordnet ist.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2011 086 107.6 ist eine Anordnung bekannt, bei welcher zwischen einem Gehäuseunterteil und einem Gehäusedeckel eine Leiterplatte befestigt ist. Befestigungszapfen erstrecken sich dabei vom Gehäuseunterteil durch die Leiterplatte und durch den Gehäusedeckel. Außerhalb des Gehäuses sind Sicherungsscheiben auf den Befestigungszapfen aufgebracht, welche gegen den Gehäusedeckel anliegen und damit die beiden Gehäuseteile zusammenfügen.
Ein Nachteil der bekannten Ausführungsformen ist, dass es aufgrund von Temperaturschwankungen im Gehäuse zu Spannungen innerhalb der Leiterplatte kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, mit welcher es möglich ist, eine Leiterplatte innerhalb eines Gehäuses zu befestigen, ohne dass es bei Temperaturschwankungen zu Spannungen innerhalb der Leiterplatte kommt.
Diese Aufgabe wird mit der Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Steuergerät, insbesondere für ein Getriebe eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist:

– ein Gehäuse umfassend ein Gehäuseunterteil und einen Gehäusedeckel, wobei das Gehäuseunterteil an einer ersten Hauptoberfläche einen Anordnungsbereich zum Anordnen einer Leiterplatte und zumindest einen Befestigungszapfen aufweist, der von der Hauptoberfläche des Gehäuseunterteils vorsteht und innerhalb des Gehäuses endet,
– eine Leiterplatte mit zumindest einer, zu dem zumindest einen Befestigungszapfen korrespondierenden Aussparung, wobei die zumindest eine Aussparung zum Durchgreifen eines Befestigungszapfens geeignet ist,
– zumindest eine Sicherungsscheibe, die ausgebildet ist, um auf dem zumindest einen Befestigungszapfen aufgepresst zu werden und eine Bewegung der Leiterplatte und der zumindest einen Sicherungsscheibe an dem zumindest einen Befestigungszapfen in Richtung zu dessen freien Ende zu blockieren.

Die Anordnung des Befestigungszapfens ist hierbei so zu verstehen, dass er sich senkrecht zur Hauptoberfläche des Gehäusebodens erstreckt, d.h. in z-Richtung.
Die Befestigungszapfen können alternativ auch am Gehäusedeckel angeordnet sein.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, mit einem Schalt- oder Automatikgetriebe handeln. Das Steuergerät kann hierbei eine zentrale steuernde Funktion bei der Getriebesteuerung übernehmen. Das Steuergerät, welche eine elektronische Steuerung des Fahrzeuggetriebes realisiert, kann auch als E-Box bezeichnet werden und kann als Teil eines mechatronischen Steuermoduls beispielsweise innerhalb eines Getriebes an einer hydraulischen Steuerung bzw. Schaltplatte oder an einem Getriebegehäuse befestigt werden. Bei der Leiterplatte kann es sich um eine Schaltungsplatine handeln. Das Gehäuseunterteil und/oder der Gehäusedeckel können aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt sein.
Das Gehäuseunterteil weist eine Hauptoberfläche auf, die in einem montierten Zustand des Steuergeräts der Leiterplatte zugewandt ist. An der Hauptoberfläche des Gehäuseunterteils ist zweckmäßig ein Anordnungsbereich angeordnet, der im montierten Zustand des Steuergeräts durch die Leiterplatte überdeckt wird. Der Befestigungszapfen der Leiterplatte ist an der Hauptoberfläche des Gehäuseunterteils, z.B. benachbart zu dem Anordnungsbereich oder in einer peripheren Region des Anordnungsbereichs gebildet. Der Befestigungszapfen kann einstückig mit dem Gehäuseunterteil gebildet sein. Es können beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Befestigungsmittel vorgesehen sein.
Die Leiterplatte weist eine Aussparung oder Ausnehmung, insbesondere eine Durchgangsöffnung auf. Ein Öffnungsprofil der Durchgangsöffnung ist hierbei in Form und Größe so ausgebildet, dass ein Umfangsprofil des Befestigungszapfens aufgenommen werden kann. Es können beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Durchgangsöffnungen vorgesehen sein. Eine Anzahl von Befestigungszapfen kann einer Anzahl von Durchgangsöffnungen entsprechen
Das Sicherungsmittel ist ausgebildet, um unter Kraftanwendung auf den Befestigungszapfen aufgebracht zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuseunterteil zumindest zwei Befestigungszapfen auf und die Leiterplatte weist genau eine Aussparung aufweist, durch welche einer der zumindest zwei Befestigungszapfen passgenau durchgreift. Die weiteren Befestigungszapfen sind zwangsläufig derart ausgeführt, dass ihr Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Befestigungszapfens. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Fixierung der Leiterplatte lediglich an einem Befestigungszapfen erfolgt. An dem weiteren oder den weiteren Befestigungszapfen ist eine thermische Ausdehnung der Leiterplatte in x- und y-Richtung möglich. Somit werden thermische Spannungen innerhalb der Leiterplatte verhindert.
Genau eine passgenaue Befestigung der Leiterplatte auf genau einem Befestigungszapfen ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nicht zwangsläufig nötig. Es ist auch möglich, dass die Querschnitte sämtlicher Befestigungszapfen kleiner sind als die Querschnitte der zugehörigen Befestigungszapfen. Durch die Fixierung der Leiterplatte durch die Sicherungsscheiben auf den Befestigungszapfen wird sichergestellt, dass die Leiterplatte für jede einem Befestigungszapfen zugeordnete Ausnehmung für auftretende thermische Spannungen ausreichend Spiel zur Ausdehnung hat.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass zumindest eine Aussparung in der Leiterplatte ellipsenförmig oder oval ist. Zweckmäßig ist die Länge einer Hauptachse zumindest einer ellipsenförmigen oder ovalen Aussparung größer als die größte Ausdehnung der auf den durch diese Aussparung durchgreifenden Befestigungszapfen aufgepressten Sicherungsscheibe.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine Leiterplatte mit einem ersten Befestigungsmittel und beispielhaft drei weiteren Befestigungsmitteln,
2 schematisch eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuseunterteil mit Befestigungsmitteln, Leiterplatte und Sicherungsmitteln.
1 zeigt schematisch eine Leiterplatte in Draufsicht. Die Leiterplatte 1 weist eine Aussparung 3, 3a innerhalb der Leiterplatte 1 auf. Die Aussparungen 3, 3a sind hierbei derart ausgeführt, dass eine Aussparung 3 passgenau zu einem durch die Aussparung 3 durchgreifenden Befestigungszapfen 2. Die beispielhaft zwei weiteren Aussparungen 3a sind derart ausgeführt, dass zwischen dem Befestigungszapfen 2 und dem Rand der Aussparung 3a ein Zwischenraum 4 besteht. Dieser Zwischenraum 4 dient der Aufnahme von x-y-Ausdehnung der Leiterplatte 1 aufgrund von thermischer Ausdehnung. In 1 ist der Befestigungszapfen 2 als gestrichelter Kreis dargestellt. Die entsprechende Aussparung 3 in der Leiterplatte 1 ist als durchgezogener Kreis dargestellt.
2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse mit Gehäuseunterteil mit Befestigungsmitteln, Leiterplatte und Sicherungsmitteln sowie Gehäusedeckel in teilweiser Explosionsdarstellung. Das Gehäuse G weist dabei ein Gehäuseunterteil 5 und einen Gehäusedeckel 6 auf. Der Gehäusedeckel 6 wird in Pfeilrichtung auf das Gehäuseunterteil 5 aufgebracht und mit geeigneten, einem Fachmann bekannten Verbindungstechniken verbunden. Hierbei kommen Klebe-, Löt- oder Schweißverbindungen als auch Klemmverbindungen in Frage. Zwischen dem Gehäuseunterteil 5 und dem Gehäusedeckel 6 können selbstverständlich auch Dichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Das Gehäuseunterteil 5 weist an seiner Hauptoberfläche 5a Befestigungsmittel 2 auf. Diese Befestigungszapfen 2 sind im Wesentlichen als Dom ausgeführt und erstrecken sich senkrecht von der Hauptoberfläche 5a des Gehäuseunterteils 5 in Richtung des Gehäusedeckels 6.
Die Befestigungszapfen 2 greifen durch die Aussparungen 3a, 3, welche in der Leiterplatte 1 ausgeführt sind, hindurch. Auf das freie Ende der Befestigungszapfen 2 sind Sicherungsscheiben 7 gepresst. Dadurch wird die Leiterplatte 1 in Richtung der Hauptoberfläche 5a des Gehäuseunterteils 5 gedrückt und eine Bewegung in z-Richtung verhindert.
Die Befestigungszapfen 2 sind zweckmäßig derart ausgebildet, dass sie zusätzlich als Abstandshalter 8 dienen. Dadurch wird erreicht, dass die Leiterplatte 1 nicht auf der Hauptoberfläche 5a des Gehäuseunterteils 5 aufliegt, sondern hierzu beabstandet angeordnet ist. Der Befestigungszapfen 2 setzt sich dabei aus einem unteren Teil, welcher als Abstandshalter 8 dient und einem oberen Teil, welcher als Befestigungszapfen 2 dient und durch eine entsprechende Aussparungen 3a, 3 der Leiterplatte 1 hindurchgreift, zusammen. Zweckmäßig ist der Querschnitt des unteren Abschnitts des Befestigungszapfens 2, der als Abstandshalter 8 dient, derart ausgeführt, dass er nicht durch eine entsprechende Aussparungen 3a, 3 der Leiterplatte hindurchgreifen kann. Der Übergang zwischen dem unteren Abschnitt 8 und dem oberen Abschnitt bildet einen Kragen 8a, auf welchem die Leiterplatte 1 aufliegt. Der Raum zwischen der Leiterplatte 1 und dem Gehäuseunterteil 5 kann z.B. dem Wärmeabtransport dienen. Selbstverständlich können auch weitere Abstandshalter 8 vorgesehen sein, welche in 2 nicht dargestellt sind. Diese Abstandshalter 8 können als reine Unterstützung bzw. Auflagefläche der Leiterplatte 1 dienen.
An den oberen Abschnitten der Befestigungszapfen 2, welche durch die Aussparungen 3a, 3 der Leiterplatte 1 hindurchgreifen werden Sicherungsscheiben 7 befestigt. Diese Sicherungsscheiben 7 werden im Wesentlichen vom freien Ende der Befestigungszapfen 2 kommend, in Richtung der Leiterplatte 1 gepresst.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: Befestigungszapfen
3: passgenaue Aussparung für Befestigungszapfen
3a: weitere Aussparung für Befestigungszapfen
4: Zwischenraum
5: Gehäuseunterteil
6: Gehäusedeckel
7: Sicherungsscheibe
8: Abstandshalter
8a: Kragen
G: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005030381 A1 [0004]
DE 102011086107 [0005]

Claims

Steuergerät, insbesondere für ein Getriebe eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist: – ein Gehäuse (G) umfassend ein Gehäuseunterteil (5) und einen Gehäusedeckel (6), wobei das Gehäuseunterteil (5) an einer ersten Hauptoberfläche einen Anordnungsbereich zum Anordnen einer Leiterplatte (1) und zumindest einen Befestigungszapfen (2) aufweist, der von der Hauptoberfläche (5a) des Gehäuseunterteils (5) vorsteht und innerhalb des Gehäuses (G) endet, – eine Leiterplatte (1) mit zumindest einer, zu dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) korrespondierenden Aussparung (3, 3a), wobei die zumindest eine Aussparung (3, 3a) zum Durchgreifen eines Befestigungszapfens (2) geeignet ist, – zumindest eine Sicherungsscheibe (7), die ausgebildet ist, um auf dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) aufgepresst zu werden und eine Bewegung der Leiterplatte (1) und der zumindest einen Sicherungsscheibe (7) an dem zumindest einen Befestigungszapfen (2) in Richtung zu dessen freien Ende zu blockieren.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseunterteil (5) zumindest zwei Befestigungszapfen (2) aufweist und die Leiterplatte (1) genau eine Aussparung (3) aufweist, durch welche einer der zumindest zwei Befestigungszapfen (2) passgenau durchgreift.
Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aussparung (3a) in der Leiterplatte (1) ellipsenförmig oder oval ist.
Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge einer Hauptachse der Aussparung (3a) größer ist als die größte Ausdehnung der auf den durch diese Aussparung (3a) durchgreifenden Befestigungszapfen (2) aufgepressten Sicherungsscheibe (7).