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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Steuereinheit eines Motors eines Kraftfahrzeugs sowie ein System zur Steuerung eines Motors und ein Verfahren zur Anordnung einer mit einem Motor elektrisch zu verbindenden Steuereinheit in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs.
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Moderne Motoren weisen zur Steuerung, Regelung sowie Überwachung der Motorfunktionen Steuereinheiten auf. Zur Regelung des Motors werden mittels Sensoren IST-Werte des Motors aufgenommen und mit SOLL-Werten verglichen. Somit erfasst die Steuereinheit Abweichungen der IST-Werte von den SOLL-Werten und sendet Steuersignale an entsprechende Komponenten des Motors, z. B. an die Einspritzpumpe oder Drosselklappe, um die IST-Werte den SOLL-Werten anzugleichen. Eine moderne Steuereinheit weist hierfür eine Vielzahl sensibler elektronischer Komponenten, wie z. B. Mikroprozessoren und Speichereinheiten, auf, die durch starke Vibrationen oder hohe Temperaturen leicht beschädigt werden können.
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Es sind im Wesentlichen zwei Anordnungen von Steuereinheiten zur Motorsteuerung innerhalb eines Motorraums eines Kraftfahrzeugs bekannt. Gemäß einer ersten Anordnung wird die Steuereinheit an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, wie z. B. der Karosserie, den Längsträgern, den Radhäusern oder einem Wasserkasten, befestigt. Aus der Offenlegungsschrift
DE 199 36 880 A1 ist eine derartige erste Anordnung bekannt. An einer Trennwand eines Kraftfahrzeugs ist eine Halterung mit einer Aufnahme für eine Steuereinheit angeordnet. Die Aufnahme erleichtert die Montage der Steuereinheit an der Halterung und dient der Anordnung von Kabeln. Die Halterung ist mit einem Deckel versehen, um die Steuerung vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Staub, zu schützen.
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Diese erste Anordnung hat den Vorteil, dass die Steuereinheit wegen des Abstands zum Motor relativ gut vor Betriebseinflüssen des Motors, wie z. B. hohen Temperaturen und starken Vibrationen geschützt ist. Nachteilig ist allerdings, dass die Steuereinheit über sehr lange Kabel mit dem Motor bzw. den Motorkomponenten, z. B. den Sensoren oder der Drosselklappenbetätigung, verbunden werden muss. Diese Kabel müssen im Motorraum aufwändig verlegt und gegen ein Loslösen gesichert werden. Dies führt zu hohen Montagekosten. Überdies sind derartige Kabel wegen der hohen Material- sowie Fertigungskosten sehr teuer.
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Gemäß einer zweiten Anordnung wird die Steuereinheit direkt am Motor befestigt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass nur relativ kurze Kabel benötigt werden, um die Steuereinheit mit dem Motor bzw. den Komponenten des Motors zu verbinden. Die Kabel lassen sich leicht am Motor verlegen und befestigen. Diese zweite Anordnung hat den Nachteil, dass die Steuereinheit im Betrieb starken Vibrationen sowie hohen Temperaturen des Motors ausgesetzt ist. Somit besteht ein erhöhtes das Risiko einer Beschädigung bzw. eines Versagens der Steuereinheit, so dass eine entsprechende Kapselung, die die Steuereinheit vor hohen Temperaturen sowie starken Vibrationen schützt, erforderlich ist. Eine derartige Kapselung ist wiederum sehr kostenintensiv und erhöht den Montageaufwand der Steuereinheit.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung, ein System zur Steuerung eines Motors sowie ein Verfahren zur Anordnung einer mit einem Motor elektrisch zu verbindenden Steuereinheit in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die diese Nachteile nicht aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 8 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 7 sowie 9 betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Demnach wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung zur Anordnung einer Steuereinheit für einen Motor in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei die Haltevorrichtung einen ersten Endbereich, einen Mittelbereich sowie einen zweiten Endbereich aufweist. Der Motorraum weist einen den Motor zumindest teilweise umgebenden Sicherheitsraum auf, der derart ausgebildet ist, dass eine in dem Sicherheitsraum angeordnete Steuereinheit im Betrieb durch den Motor nicht beschädigt wird. Der erste Endbereich der Haltevorrichtung ist an einer Montagestelle im Motorraum derart fixierbar, dass eine an dem zweiten Endbereich der Haltevorrichtung gehaltene Steuereinheit innerhalb des Sicherheitsraums dem Motor benachbart angeordnet ist.
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Der Sicherheitsraum ist ein vorzugsweise ein nicht abgetrennter, räumlicher Bereich des Motorraums, in dem beim Betrieb des Motors ein Zustand besteht, durch den bei einer Steuereinheit im Wesentlichen keine Schäden hervorgerufen werden. Der Zustand ist im Wesentlichen durch Temperatur sowie mechanische Schwingungen bestimmt.
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Da im Betrieb direkt am Motor Temperaturen und Schwingungen auftreten, die zu Schäden an einer Steuereinheit führen würden, ist ein Bereich, der den Motor unmittelbar umgibt und in dem derartige Temperaturen bzw. Schwingungen auftreten, nicht Teil des Sicherheitsraums. In anderen Worten ist der Sicherungsbereich derart definiert, dass an keiner Stelle des Sicherheitsraums für die Steuereinheit schädliche Temperaturen oder Schwingungen auftreten. Vorzugsweise ist unter dem Sicherheitsraum ein Raum zu verstehen, der keine Abschirmung zum Motor, wie z. B. eine Dämpfungs- oder Isolierschicht, aufweist. Erfindungsgemäß weist ein Sicherheitsraum in Abhängigkeit einer Ausbildung eines Motors sowie einer Belastbarkeit der anzuordnenden Steuereinheit einen Mindestabstand zum Motor zwischen 1 cm und 20 cm, vorzugsweise zwischen 5 und 15 cm, weiter bevorzugt von mindestens 10 cm, auf.
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Der erste Endbereich der Haltevorrichtung ist zur Befestigung der Haltevorrichtung an einer hierfür geeigneten Montagestelle eines Fahrzeugs, z. B. einer Stirnwand, einem Längsträger oder einem sonstigen Abschnitt der Karosserie, ausgebildet. Eine Befestigung kann z. B. durch Schrauben, Nieten, Kleben oder Schweißen erfolgen.
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Zur Verbesserung der Dämpfung bzw. zur Entkopplung von Schwingungen, die von der Montagestelle auf die Haltevorrichtung übertragen werden, ist vorzugsweise ein entsprechendes Anbaustück an dem ersten Endbereich bzw. der Montagestelle vorgesehen. Das Anbaustück weist hierfür bevorzugt z. B. ein Schwingmetall und/oder ein Gummi-Metall auf.
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Der Mittelbereich ist zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich angeordnet und hat vorzugsweise eine im Wesentlichen längliche Erstreckung, um die am zweiten Endbereich angeordnete Steuereinheit in einem Bereich des Sicherungsraums anzuordnen, der dem Motor benachbart ist, wenn der erste Endbereich an der Anbaustelle des Fahrzeugs gehalten ist. Zur Einsparung von Gewicht weist der Mittelbereich vorzugsweise Freiräume auf, in denen kein Material angeordnet ist.
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Die Steuereinheit ist dem Motor benachbart an dem zweiten Endbereich der Haltevorrichtung angeordnet, so dass eine Kabelverbindung zwischen Motor und Steuereinheit eine möglichst kleine Länge aufweist.
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Die Haltevorrichtung ist insbesondere für PKW, LKW und Motorräder geeignet. Bei Motorrädern wird unter Motorraum im Wesentlichen ummantelter Bereich, wie z. B. beim PKW; verstanden, sondern ein räumlicher Bereich, in dem der Motor angeordnet ist. Die Haltevorrichtung ist sowohl für Verbrennungsmotoren als auch für Elektromotoren verwendbar.
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Die Haltevorrichtung gemäß der Erfindung hat somit die Vorteile, dass nur relativ kurze Kabel zum Verbinden der Steuereinheit mit dem Motor bzw. den Komponenten des Motors erforderlich sind, da die Steuereinheit dem Motor benachbart im Motorraum anordenbar ist. Somit entfallen aufwändige Montagevorgänge bei denen die langen Kabel im Motorraum fixiert werden müssen. Überdies werden auf diese Weise Materialkosten für Kabel erheblich gesenkt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Steuereinheit über die Haltevorrichtung derart in dem Motorraum anordenbar ist, dass die Steuereinheit durch vom Motor emittierte Wärme sowie Schwingungen nicht beschädigt wird. Somit werden auch Wartungs- und Reparaturkosten durch die erfindungsgemäße Haltevorrichtung deutlich reduziert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Endbereich an einem dem Motor benachbarten Rand des Sicherheitsraums angeordnet. Somit wird gewährleistet, dass die Steuereinheit in der Nähe des Motors anordenbar ist, so dass die erforderliche Länge der Verkabelung möglichst gering gehalten werden kann. Hierdurch werden Kosten für Kabel weiter reduziert.
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Vorzugsweise ist der Mittelbereich derart ausgebildet, dass die an dem zweiten Endbereich angeordnete Steuereinheit näher an dem Motor als an dem ersten Endbereich und/oder der Montagestelle angeordnet ist. Durch dieses Merkmal wird sichergestellt, dass die Steuereinheit über die Haltevorrichtung derart in Motorraum anordenbar ist, dass die Steuereinheit möglichst nah am Motor angeordnet ist, ohne Betriebseinflüssen des Motors, wie z. B. Temperaturen oder Schwingungen, ausgesetzt zu sein, die die Steuereinheit potenziell beschädigen können. Je näher die Steuereinheit dabei am Motor anordenbar ist, desto weniger Kabel ist zur Verbindung der Steuereinheit mit dem Motor bzw. den Komponenten des Motors erforderlich. Demnach ist es im Sinne der Erfindung, die Haltevorrichtung derart auszugestalten, dass eine erforderliche Kabellänge ein Minimum erreicht, ohne dabei eine potenzielle Beschädigung der Steuereinheit durch den Motor zu bewirken.
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Es ist bevorzugt, dass die Haltevorrichtung als Blechumformteil oder Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist. Ebenfalls bevorzugt ist die Haltevorrichtung als CFK-, GFK- oder Verbundbauteil ausgebildet. Derartige Haltevorrichtungen weisen ein geringes Gewicht auf, sind relativ biege- sowie verwindungssteif und kostengünstig herstellbar. Zur weiteren Gewichtsreduktion ist es vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung eine entsprechende Geometrie, z. B. mit Freimachungen und/oder einer Rippenstruktur, aufweist.
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Vorzugsweise weist die Haltevorrichtung in dem ersten Endbereich eine erste Halteeinrichtung zur Befestigung der Haltevorrichtung an einer Montagestelle, z. B. einem Längsträger, im Motorraum auf. Die erste Halteeinrichtung ist vorzugsweise als Montageplatte oder Montageschiene ausgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Haltevorrichtung in dem zweiten Endbereich eine zweite Halteeinrichtung auf, die zur Aufnahme der Steuereinheit ausgebildet ist. Die zweite Halteeinrichtung ist vorzugsweise als Montageplatte oder Montageschiene ausgebildet, an der die Steuereinheit z. B. mittels Schrauben fixierbar ist. Weiter bevorzugt weist die Haltevorrichtung eine Führung auf, an der die Steuereinheit zur Aufnahme an der zweiten Halteeinrichtung entlangführbar ist. Vorzugsweise weist die Führung einen Rastmechanismus zum Fixieren der Steuereinheit auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mittelbereich mindestens eine dritte Halteeinrichtung auf, die zur Aufnahme mindestens einer weiteren im Motorraum anzuordnenden Komponente aufweist. Weitere Komponenten sind z. B. Zündendstufen oder Designabdeckungen zum Abdecken zumindest eines Teils des Motorraums, z. B. zum Kaschieren des Motors. Für das Halten von Designabdeckungen ist es vorteilhaft, wenn die Haltevorrichtung, insbesondere der Mittelbereich der Haltevorrichtung, eine Mehrzahl von dritten Halteeinrichtungen aufweist, die voneinander beabstandet sind. Die dritte Halteeinrichtung ist vorzugsweise für eine Schraub- oder Clipverbindung ausgebildet.
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Es ist bevorzugt, dass der Mittelbereich der Haltevorrichtung ein Material und/oder einen Querschnitt aufweist, so dass während des Betriebs des Motors ein im Wesentlichen konstanter Abstand zwischen Steuereinheit und Motor gewährleistet wird. Kraftfahrzeuge erzeugen im Betrieb eine Vielzahl von Schwingungen, z. B. durch den Motor oder durch Unebenheiten der Fahrbahn. Eine entsprechend starre Ausgestaltung des Mittelbereichs soll gewährleisten, dass eine an der Haltevorrichtung angeordnete Steuereinheit einen im Wesentlichen Konstanten Abstand zum Motor hat, so dass die Steuereinheit im Betrieb stets im Sicherungsbereich angeordnet ist und dass keine entsprechenden Kabelzugaben erforderlich sind, um Relativbewegungen zwischen Steuereinheit und Motor zu kompensieren.
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Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein System zur Steuerung eines in einem Motorraum angeordneten Motors, aufweisend eine Steuereinheit, eine Haltevorrichtung für die Steuereinheit gelöst. Der Motorraum weist einen den Motor zumindest teilweise umgebenden Sicherheitsraum auf, der derart ausgebildet ist, dass eine in dem Sicherheitsraum angeordnete Steuereinheit im Betrieb durch den Motor nicht beschädigt wird. Die Steuereinheit ist an der Haltevorrichtung im Sicherheitsraum dem Motor benachbart angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit an einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung angeordnet.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Anordnung einer mit einem Motor elektrisch zu verbindenden Steuereinheit in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs gelöst, wobei der Motorraum einen den Motor zumindest teilweise umgebenden Sicherheitsraum aufweist, der derart ausgebildet ist, dass eine in dem Sicherheitsraum angeordnete Steuereinheit im Betrieb durch den Motor nicht beschädigt wird. Eine Steuereinheit wird im Sicherheitsraum dem Motor benachbart angeordnet.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:
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1 eine Draufsicht einer erste Anordnung einer Steuereinheit in einem Motorraum nach dem Stand der Technik,
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2 eine Draufsicht einer zweite Anordnung einer Steuereinheit in einem Motorraum nach dem Stand der Technik,
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3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Anordnung einer Steuereinheit in einem Motorraum und
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4 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung der Steuereinheit aus 3.
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1 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine erste Anordnung einer Steuereinheit (2) in einem Motorraum (4) nach dem Stand der Technik. Die Steuereinheit (2) ist im Motorraum (4) an einer Montagestelle (9) einer Trennwand (13) befestigt und ist somit innerhalb eines Sicherheitsraums (8) angeordnet. Der Sicherheitsraum (8) ist ein Bereich innerhalb des Motorraums (4) in dem die Steuereinheit (2) während des Betriebs des Motors (3) von diesem nicht, z. B. durch hohe Temperaturen oder starke Vibrationen, beschädigt wird. Dieser Bereich ist in den Darstellungen innerhalb der gestrichelten Linien angeordnet.
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Die Steuereinheit (2) ist über relativ lange Kabel (15) mit einem zentral im Motorraum (4) angeordneten Motor (3) verbunden. Diese erste Anordnung hat den Nachteil, dass sehr lange Kabel (15) erforderlich sind, um die Steuereinheit (2) mit dem Motor (3) zu verbinden. Diese Kabel (15) sind relativ teuer in der Anschaffung und aufwändig in der Montage.
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2 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine zweite Anordnung einer Steuereinheit (2) in einem Motorraum (4) nach dem Stand der Technik. Die Steuereinheit (2) ist im Motorraum (4) direkt an einem Motor (3) befestigt und über relativ kurze Kabel mit diesem verbunden. Der Motor (3) ist außerhalb eines Sicherheitsraums (8) angeordnet. Diese zweite Anordnung hat den Nachteil, dass die Steuereinheit (2) außerhalb des Sicherheitsraums (8) angeordnet ist und somit durch den Motor (3), z. B. durch vom Motor (3) emittierte hohe Temperaturen oder starke Schwingungen, beschädigt werden kann.
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In 3 ist schematisch in einer Draufsicht und in 4 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anordnung einer Steuereinheit (2) in einem Motorraum (4) dargestellt. An einer Montagestelle (9) an einer Trennwand (13), die den Motorraum (4) von einer nicht dargestellten Fahrgastzelle trennt, ist eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung (1) angeordnet. Die Haltevorrichtung (1) weist einen ersten Endbereich (5), einen angrenzenden Mittelbereich (6) und einen zweiten Endbereich (7) auf, wobei der Mittelbereich (6) zwischen dem ersten Endbereich (5) und dem zweiten Endbereich (7) angeordnet ist. Der erste Endbereich (5) ist als erste Halteeinrichtung (16) ausgebildet und an der Montagestelle (9) der Trennwand (13), z. B. über eine Schraubverbindung, befestigt. Zur besseren Schwingungsentkopplung kann eine Kontaktfläche zwischen der ersten Halteeinrichtung (16) und der Montagestelle (9) eine Dämmschicht, z. B. aus Karosseriekleber, aufweisen.
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Ein Motor (3) ist zentral in dem Motorraum (4) angeordnet. Wie aus 4 ersichtlich, ist der zweite Endbereich (7) der Haltevorrichtung (1) oberhalb des Motors (3) sowie innerhalb eines Sicherheitsraums (8), der den Motor (3) umgibt, angeordnet. Der Sicherheitsraum (8) ist der Bereich, der zwischen den gestrichelten Linien angeordnet ist, von denen eine innere Linie, die dem Motor (3) benachbart ist, als Rand (10) bezeichnet wird.
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Der Mittelbereich (6) weist zwei Seitenwände auf, die sich vom ersten Endbereich (5) zum zweiten Endbereich (7) hin verjüngen. Der zweite Endbereich (7) ist als zweite Halteeinrichtung (11) ausgebildet, wobei an der zweiten Halteeinrichtung (11) eine Steuereinheit (2) angeordnet sowie z. B. über eine Clipverbindung an dieser befestigt ist. Die Steuereinheit (2) ist somit innerhalb des Sicherheitsraums (8) an einem Rand (10) des Sicherheitsraums (8) sowie dem Motor (3) benachbart an der Haltevorrichtung (1) angeordnet.
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Über Kabel (15) ist die Steuereinheit (2) mit dem Motor (3) verbunden. Die Kabel (15) weisen eine relativ kurze Länge auf, da die Steuereinheit (2) in der Nähe des Motors (3) angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung (1) derart ausgebildet, dass die Steuereinheit (2) derart im Motorraum (4) anordenbar ist, dass die Steuereinheit (2) am Rand (10) innerhalb des Sicherungsbereichs (8) angeordnet ist und zum Verbinden der Steuereinheit (2) mit dem Motor (3) nur Kabel (15) erforderlich sind, die eine minimale Länge aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Steuereinheit (2) im Motorraum (4) bzw. relativ zum Motor (3) hat den Vorteil, dass die Steuereinheit (2) im Betrieb durch den Motor (3) nicht beschädigt wird und dabei derart zum Motor (3) angeordnet ist, dass nur sehr kurze Kabel (15) zum Verbinden von Steuereinheit (2) und Motor (3) erforderlich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haltevorrichtung
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Motor
- 4
- Motorraum
- 5
- erster Endbereich
- 6
- Mittelbereich
- 7
- zweiter Endbereich
- 8
- Sicherheitsraum
- 9
- Montagestelle
- 10
- Rand
- 11
- zweite Halteeinrichtung
- 12
- dritte Halteeinrichtung
- 13
- Trennwand
- 14
- Getriebe
- 15
- Kabel
- 16
- erste Halteeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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