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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme elektrischer und/oder elektronischer Bauteile mit einem Gehäusegrundteil und einer das Gehäusegrundteil abdeckenden Gehäuseabdeckung. Die Gehäuseabdeckung ist zumindest durch einen Abstandsbolzen auf dem Gehäusegrundteil abgestützt und/oder an dem Gehäusegrundteil befestigt. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses, ein elektronisches Steuergerät mit dem Gehäuse und ein Verfahren zur Herstellung des Steuergeräts.
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Derartige Gehäuse werden für elektrische und elektronische Bauteile insbesondere dort eingesetzt, wo elektrische und elektronische Bauteile vor Umwelteinflüssen und/oder dem Kontakt mit anderen Funktionselementen geschützt werden müssen, oder wo andere Teile der Umgebung vor dem Einfluss von Elementen innerhalb des Gehäuses geschützt werden sollen. Besonders in der Automobiltechnik sind vielfältige Gehäuse notwendig, um Bauteile unterzubringen und diese vor dem Einfluss von Feuchtigkeit und Flüssigkeiten, vor Temperaturwechseln und Schmutz zu schützen. Solche Gehäuse müssen langlebig sein, unter starken Temperaturwechseln und mechanischen Beanspruchungen dauerhaft und zuverlässig schließen und einfach herzustellen sein.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Gehäusegrundteil mittels eines Deckels abzuschließen. Zwischen dem Deckel und dem Gehäusegrundteil ist typischerweise eine Dichtung angeordnet. Im Gehäuse kann z.B. eine Motorsteuereinheit untergebracht (Engine Control Unit, ECU) sein. Wenn die Steuereinheit und somit das Gehäuse sehr groß ist, können die thermischen und mechanischen Beanspruchungen insbesondere der Dichtung zwischen dem Gehäusegrundteil und dem Gehäusedeckel wachsen. Unter Umständen kann dies zu einer Beschädigung oder gar zu einem Ausfall der Dichtung und somit zu Undichtheiten des Gehäuses führen.
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Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse mit einem Gehäusedeckel zu schaffen, welches dauerhaft und zuverlässig mit einer Dichtung verschließbar ist, wobei an die Dichtigkeit und Stabilität insbesondere hohe Anforderungen gestellt werden.
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Die Aufgabe wird mit durch ein Gehäuse und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen des Gehäuses, eines elektronischen Steuergeräts mit dem Gehäuse und des Verfahrens sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Gehäuse angegeben, das zur Aufnahme elektrischer und/oder elektronischer Bauteile ein Gehäusegrundteil und eine das Gehäusegrundteil abdeckende Gehäuseabdeckung aufweist. Die Gehäuseabdeckung kann auch als Gehäusedeckel bezeichnet werden. Insbesondere ist mittels des Gehäusegrundteils, der Gehäuseabdeckung und mindestens eines Steckverbinders ein Innenraum des Gehäuses ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung sind das Gehäusegrundteil, die Gehäuseabdeckung und der/die Steckverbinder derart ausgestaltet und miteinander verbunden, dass sie den Innenraum des Gehäuses fluiddicht gegen die Umgebung des Gehäuses abdichten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein elektronisches Steuergerät angegeben. Das elektronische Steuergerät ist insbesondere eine Motorsteuereinheit. Es weist das Gehäuse und mindestens eine in dem Innenraum des Gehäuses angeordnete Leiterplatte auf, die mit elektronischen Bauelementen bestückt ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses mit einem Gehäusegrundteil und einer Gehäuseabdeckung zur Aufnahme elektrischer und/oder elektronischer Bauteile angegeben.
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Die Gehäuseabdeckung ist zumindest durch einen Abstandsbolzen auf dem Gehäusegrundteil abgestützt und/oder an dem Gehäusegrundteil befestigt. Die Gehäuseabdeckung hat eine Öffnung und der Abstandsbolzen ist stoffschlüssig mit einem Rand dieser Öffnung verbunden, so dass der Abstandsbolzen die Öffnung verschließt. Unter dem "Rand der Öffnung" wird dabei im vorliegenden Zusammenhang insbesondere ein um die Öffnung umlaufender, vorzugsweise ringförmiger Saum der Gehäuseabdeckung verstanden. Der Saum erstreckt sich insbesondere von einer Außenkontur der Öffnung lateral auswärts. Die Öffnung ist insbesondere ein Loch in dem Gehäusedeckel, das den Gehäusedeckel in Draufsicht auf eine Hauptfläche vorzugsweise in einem Mittelbereich durchdringt. Der Abstandsbolzen verschließt die Öffnung insbesondere fluiddicht.
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Die Verbindung zwischen dem Abstandsbolzen und der Gehäuseabdeckung ist vorzugsweise fluiddicht ausgebildet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass z.B. Flüssigkeit oder Schmutz im Bereich der genannten Verbindung nicht in den Innenraum des Gehäuses eindringen können. Durch den Abstandsbolzen wird die Gehäuseabdeckung zudem auf dem Gehäusegrundteil abgestützt. Auf diese Weise kann eine Verformung der Gehäuseabdeckung durch mechanische oder thermische Belastung reduziert sein.
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Bei einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine an einem Rand der Gehäuseabdeckung umlaufende Dichtung zwischen der Gehäuseabdeckung und dem Gehäusegrundteil auf. Hierdurch kann das Gehäuse insgesamt fluiddicht ausgebildet sein. Beim Herstellen des Gehäuses wird vorzugsweise auf das Gehäusegrundteil und/oder auf die Gehäuseabdeckung eine nasse oder pastöse Dichtmasse aufgebracht. Anschließend wird das Gehäusegrundteil mit der Gehäuseabdeckung abgedeckt, wonach die Dichtmasse typischerweise bei Raumtemperatur zu einer vorzugsweise einstückigen Dichtung aushärten kann. Um zu vermeiden, dass die Dichtmasse vor dem oder beim Aushärten durch Über- oder Unterdruck oder Druckschwankungen aus einem Dichtbereich zwischen der Gehäuseabdeckung und dem Gehäusegrundteil verdrängt wird, kann mi Vorteil durch die Öffnung in der Gehäuseabdeckung ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des Gehäuses und der Umgebung stattfinden. So können z.B. beim Aushärten dieser Dichtmasse Gase entstehen, welche nun in vorteilhafterweise durch die Öffnung in der Gehäuseabdeckung entweichen können.
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Nach Entweichen der Gase und Ausbildung der Dichtung wird anschließend der Rand der Öffnung mit dem Abstandsbolzen stoffschlüssig verbunden. Somit kann sichergestellt werden, dass nach und/oder während der Herstellung des Gehäuses der Luftdruck im Innern des Gehäuses etwa gleich dem Umgebungsluftdruck ist und dass das Gehäuse fluiddicht abgedichtet ist. Dies führt zu einer geringeren Belastung der Dichtung zwischen dem Gehäusegrundteil und der Gehäuseabdeckung.
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Bei einer Ausgestaltung hat die Öffnung – oder eine Grundform der Öffnung – in Draufsicht die Gestalt einer Kreisscheibe. Ein Durchmesser der Öffnung hat bei einer Weiterbildung einen Wert von maximal 10 mm. Der Durchmesser der Öffnung kann aber auch kleiner sein, z.B. 5 mm oder weniger, solange sichergestellt ist, dass die Gase entweichen können und/oder die Verbindung zwischen dem Rand der Öffnung und dem Abstandsbolzen zuverlässig hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise ist bei derartigen Größen eine besonders hohe mechanische Stabilität der Gehäuseabdeckung erzielbar.
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Typischerweise bilden das Gehäusegrundteil und die Gehäuseabdeckung eine Kavität zur Aufnahme der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile. Die Kavität ist insbesondere der Innenraum des Gehäuses. Eine Höhe der Kavität, gemessen senkrecht von einem Boden des Gehäusegrundteils bis zur Gehäuseabdeckung und zwar insbesondere bis zu einem Rand der Öffnung, beträgt bei einer Ausgestaltung mindestens 5 mm und/oder höchstens 15 mm. Der Abstandsbolzen – und damit auch die Öffnung – ist zur Erhöhung der Stabilität bevorzugt in einem Bereich eines maximalen Höhe der Kavität und oder im Bereich eines Flächenschwerpunkts der Gehäuseabdeckung angeordnet.
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Die Gehäuseabdeckung ist bei einer Ausgestaltung ein Plastik- oder Metalldeckel. Vorzugsweise ist die Gehäuseabdeckung aus einem nachgiebigen Material gefertigt, z.B. aus Blech. Druckschwankungen, z.B. verursacht durch thermische Schwankungen während des Betriebs der elektronischen und elektrischen Bauteile, oder Vibrationen, können dann durch die Gehäuseabdeckung abgefedert werden. Mittels der durch den Abstandsbolzen abgestützten Gehäuseabdeckung können Druckunterschiede zwischen dem Inneren des Gehäuses und der Umgebung von bis zu 1 bar ausgleichbar sein, ohne dass die Dichtung hierdurch beschädigt wird.
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Bei einer Ausgestaltung ist im Gehäuse eine Leiterplatte mit einer Aussparung angeordnet. In diesem Fall durchgreift der Abstandsbolzen vorzugsweise die Aussparung der Leiterplatte. Bevorzugt ist die Aussparung in der Leiterplatte entsprechend einem Durchmesser des Abstandsbolzens ausgebildet. Hierdurch kann die Leiterplatte in dem Gehäuse wenigstens in einer Raumrichtung fixiert werden.
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Bei einer Weiterbildung weist der Abstandsbolzen einen, insbesondere lateralen, Vorsprung auf, welcher einen größeren Durchmesser als die Aussparung der Leiterplatte aufweist. Beispielsweise ist der Vorsprung von einer Stufe in der Außenkontur des Abstandsbolzens gebildet. Der Vorsprung ist insbesondere Gehäusegrundteil-seitig an dem Abstandsbolzen ausgebildet, d.h. insbesondere im Bereich eines dem Gehäusegrundteil zugewandten Endabschnitts des Abstandsbolzens. Vorzugsweise ist die Leiterplatte zwischen dem Vorsprung und dem Gehäusegrundteil eingeklemmt. Diese Weiterbildung sorgt für eine weitere Fixierung der Leiterplatte innerhalb des Gehäuses. Hierdurch wird die mechanische Stabilität erhöht und die Leiterplatte ist besser gegen Vibrationen und/oder Stöße geschützt.
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Bei einer Ausgestaltung ist der Abstandsbolzen in ein Sackloch des Gehäusegrundteils eingeführt. Hierdurch kann eine Montage des Gehäuses vereinfacht werden und die Stabilität des Gehäuses weiter erhöht werden. Das genannte Sackloch und der Abstandsbolzen können mit einem Innengewinde bzw. einem Außengewinde versehen sein und das Sackloch und der Abstandsbolzen können miteinander verschraubt sein. Bevorzugt ist die Aussparung der Leiterplatte mit dem Sackloch ausgerichtet. Anders ausgedrückt ist das Sackloch im Bereich der Aussparung angeordnet, so dass es in Draufsicht auf eine Hauptfläche der Leiterplatte von dieser unbedeckt ist. Die Leiterplatte lässt sich in dieser Ausbildung besonders gut zwischen dem Abstandsbolzen und dem Gehäusegrundteil einklemmen. Der Abstandsbolzen kann somit nicht nur als Stütze der Gehäuseabdeckung dienen, sondern auch als Befestigung der Leiterplatte mit dem Gehäusegrundteil.
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Bei einer Ausgestaltung weist der Abstandsbolzen ein für das Aufsetzen eines Festziehwerkzeuges ausgebildetes Mitnahmeprofil auf. Hiermit kann die Montage besonders einfach sein. Das Mitnahmeprofil ist insbesondere an einem von dem Sackloch abgewandten Ende des Abstandsbolzens ausgebildet. Es kann beispielsweise von einer vieleckigen Vertiefung in dem vom Sackloch abgewandten Ende gebildet sein.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung weist der Abstandsbolzen einen – insbesondere lateralen – zweiten Vorsprung auf, der mit dem Rand der Öffnung stoffschlüssig verbunden ist. Der zweite Vorsprung ist insbesondere ein Gehäuseabdeckungsseitiger Vorsprung, d.h. insbesondere er ist im Bereich eines dem Gehäusedeckel zugewandten Endabschnitts des Abstandsbolzens ausgebildet. Beispielsweise kann der zweite Vorsprung mittels eines umlaufenden Kragens an einem Ende des Abstandsbolzens gebildet sein. Je nach Ausführung kann die Gehäuseabdeckung auf dem zweiten Vorsprung aufliegen oder der zweite Vorsprung liegt auf der Gehäuseabdeckung auf. Durch den zweiten Vorsprung kann eine größere Fläche der Gehäuseabdeckung auf dem Abstandsbolzen abgestützt werden. Auch kann mit Hilfe des zweiten Vorsprunges die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Abstandsbolzen und der Gehäuseabdeckung besonders einfach hergestellt werden.
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Bei einer Ausgestaltung weist der Abstandsbolzen den dem Gehäusegrundteil zugewandten Endabschnitt ("erster Endabschnitt"), den dem Gehäusedeckel zugewandten, dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitt ("zweiter Endabschnitt") und einen Mittelbereich auf, der die beiden Endabschnitte miteinander verbindet. Der erste Vorsprung stellt einen Übergangsbereich vom ersten Endabschnitt zum Mittelbereich dar, in welchem sich die Querschnittsfläche in Richtung einer Längsachse des Abstandsbolzens zum zweiten Endabschnitt hin vergrößert. Die Vergrößerung erfolgt insbesondere bei einem von einer Stufe gebildeten ersten Vorsprung sprunghaft. Der zweite Vorsprung stellt einen Übergangsbereich vom Mittelbereich zum zweiten Endabschnitt dar, in welchem sich die Querschnittsfläche in Richtung der Längsachse zum zweiten Endabschnitt hin kontinuierlich oder springhaft vergrößert.
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Der Abstandsbolzen kann mit dem Rand der Öffnung verlötet, verklebt oder verschweißt sein. Hierbei ist der Abstandsbolzen vorzugsweise mittels Laserschweißen oder Rührreibschweißen mit dem Rand der Öffnung verbunden.
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In einer Weiterbildung hat der Abstandsbolzen eine Mulde, welche unterhalb der Öffnung der Gehäuseabdeckung angeordnet ist, wobei die Mulde und die Öffnung zum zumindest teilweisen Aufnehmen eines Rührreibschweißwerkzeugs ausgebildet sind. Die Mulde kann von dem Mitnahmeprofil gebildet sein. Der Abstandsbolzen kann außerdem elektrisch leitfähig sein, so dass er eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Gehäuseabdeckung bilden kann.
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Das Gehäusegrundteil und die Gehäuseabdeckung sind bei einer Ausgestaltung mittels Bördeln, Verschrauben oder Krimpen aneinander befestigt. Es kann auch eine Schnappverbindung zwischen Grundteil und Abdeckung des Gehäuses hergestellt sein. Bei einer anderen Ausgestaltung sind das Grundteil und die Abdeckung mittels Klammern verbunden. Die Dichtung zwischen dem Gehäusegrundteil und der Gehäuseabdeckung ist bevorzugt zusammenhängend und/oder einstückig ausgebildet.
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Bei einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren folgende Schritte: Montieren eines Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil, Abdecken des Gehäusegrundteils mittels der Gehäuseabdeckung, wobei die Gehäuseabdeckung eine Öffnung aufweist und stoffschlüssiges Verbinden eines Randes der Öffnung der Gehäuseabdeckung mit dem Abstandsbolzen, wobei der Abstandsbolzen die Öffnung verschließt. Das Verbinden des Randes der Öffnung der Gehäuseabdeckung mit dem Abstandsbolzen erfolgt vorzugsweise nachfolgend auf das Abdecken des Gehäusegrundteils mit der Gehäuseabdeckung.
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Bei einer Ausgestaltung erfolgt das Abdecken des Gehäusegrundteils mit der Gehäuseabdeckung nachfolgend auf das Montieren des Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil. Bei einer alternativen Ausgestaltung wird der Abstandsbolzens durch die Öffnung der Gehäuseabdeckung in den Innenraum des Gehäuses eingeführt. Das Montieren des Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil erfolgt bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise nachfolgend auf das Einführen des Abstandsbolzens durch die Öffnung, welches wiederum vorzugsweise nachfolgend auf das Abdecken des Gehäusegrundteils mit der Gehäuseabdeckung erfolgt.
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Gemäß einer Weiterbildung wird der Abstandsbolzen mit dem Rand der Öffnung verschweißt, verlötet oder verklebt. Vorzugsweise wird der Abstandsbolzen mit der Gehäuseabdeckung mittels Laserschweißen oder Rührreibschweißen verbunden. Bei einer Ausgestaltung wird bei der Montage der Abstandsbolzen in ein Sackloch des Gehäusegrundteils eingeführt, wobei der Abstandsbolzen und das Sackloch vorzugsweise ein Außengewinde bzw. ein Innengewinde aufweisen und miteinander verschraubt werden.
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Bei einer Ausgestaltung wird auf oder über dem Gehäusegrundteil eine Leiterplatte mit einer Aussparung angeordnet, insbesondere derart dass sie nach Montage der Gehäuseabdeckung im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Der Abstandsbolzen wird vorzugsweise durch die Aussparung hindurch geführt, insbesondere zur Montage des Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil.
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Vorzugsweise wird die Leiterplatte vor dem Montieren des Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil angeordnet. So kann bei der Montage des Abstandsbolzens zugleich die Leiterplatte an dem Gehäusegrundteil fixiert werden. Bei einer Weiterbildung hat der Abstandsbolzen einen Vorsprung, welcher einen größeren Durchmesser aufweist, als die Aussparung der Leiterplatte. In diesem Fall kann die Leiterplatte zwischen dem Vorsprung des Abstandsbolzens und dem Gehäusegrundteil eingeklemmt werden.
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Falls der Abstandsbolzen die oben beschriebene Mulde aufweist, kann das Verfahren weitere nachstehende Schritte umfassen: Anordnen der Öffnung der Gehäuseabdeckung über der Mulde, so dass die Mulde insbesondere durch die Öffnung von einer Außenseite des Gehäuses zugänglich ist, zumindest teilweise Eintauchen eines rotierenden Rührreibschweißwerkzeuges in die Öffnung und in die Mulde und Rührreibverschweißen der Gehäuseabdeckung mit dem Abstandsbolzen.
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Bei einer Ausgestaltung werden das Gehäusegrundteil und die Gehäuseabdeckung mittels Krimpen oder Bördeln aneinander befestigt. Zwischen einem Rand des Gehäusegrundteils und der Gehäuseabdeckung kann eine Dichtung angebracht werden.
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Merkmale, die vorstehend in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, sind auch für das Gehäuse und das Steuergerät geeignet und umgekehrt.
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Zusammenfassend kann die Erfindung folgende Vorteile aufweisen:
Durch die stoffschlüssige Verbindung des Abstandsbolzens mit dem Rand der Öffnung der Gehäuseabdeckung kann das Gehäuse im Bereich der Öffnung schnell und zuverlässig fluiddicht abgedichtet werden. Durch die Öffnung in der Gehäuseabdeckung kann während der Herstellung des Gehäuses ein Druckausgleich stattfinden, wodurch die Dichtmasse nicht aus dem Dichtbereich verdrängt wird. Zudem können durch die Öffnung Gase entweichen, die beim Aushärten der Dichtung zwischen der Gehäuseabdeckung und dem Gehäusegrundteil entstehen können. Außerdem kann durch die Öffnung ein rotierendes Rührreibschweißwerkzeug eintauchen zum Verbinden des Abstandsbolzens mit dem Rand der Öffnung. Weiterhin wird durch den Abstandsbolzen typischerweise die mechanische Stabilität des Gehäuses erhöht, wodurch Bewegungen oder Vibrationen der Gehäuseabdeckung verhindert oder vermindert werden können. Die Leiterplatte kann mittels des Abstandsbolzens an dem Gehäusegrundteil befestigt und fixiert werden. Weiterhin kann der Abstandsbolzen eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Gehäuseabdeckung bilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gehäuses, des Steuergeräts und des Verfahrens ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1A eine schematische Schnittansicht eines Gehäuses mit einem Gehäusegrundteil und einer Gehäuseabdeckung gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel,
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1B eine schematische Schnittansicht eines Gehäuses mit einem Gehäusegrundteil und einer Gehäuseabdeckung gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel,
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2A Detail A aus der 1A,
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2B eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der Gehäuseteile aus der 2A,
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2C eine perspektivische Ansicht des Details A der 1A.
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3A Detail B aus der 1B,
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3B eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der Gehäuseteile aus der 3A und
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3C eine perspektivische Ansicht des Details B der 1B.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In manchen Figuren können einzelne Bezugszeichen zur Verbesserung der Übersichtlichkeit weggelassen sein. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
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Die 1A und 1B zeigen jeweils einen Schnitt eines Gehäuses 1 mit einem Gehäusegrundteil 2 und einer Gehäuseabdeckung 3 gemäß einem ersten bzw. einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Das Gehäusegrundteil 2 weist Seitenwände auf, die einen umlaufenden Rand 7 haben. In dem Rand 7 des Gehäusegrundteils 2 ist eine umlaufende und als Nut ausgebildete Dichtfläche 8 vorgesehen, in der eine zusammenhängende, vorzugsweise einstückige Dichtung 6 angeordnet ist. Die Gehäuseabdeckung 3 weist ebenfalls einen umlaufenden Rand auf, in dem eine als Nut ausgebildete Dichtfläche 9 vorgesehen ist. Statt nutenförmig können die Dichtflächen 8 und 9 auch andere Formen aufweisen. Die Dichtung 6 ist zumindest stellenweise zwischen der Nut 8 und der Nut 9 angeordnet und dichtet somit das Gehäuse 1 am Rand 7 ab, genauer am Grenzbereich der einander zugewandten und sich insbesondere berührenden Ränder von Gehäusegrundteil 2 und Gehäuseabdeckung 3.
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Zweckmäßigerweise hat das Gehäuse 1 einen Steckverbinder (in den Figuren nicht gezeigt), der stellenweise zwischen dem Gehäusegrundteil 2 und der Gehäuseabdeckung 3 angeordnet ist. Der Steckverbinder definiert insbesondere zusammen mit Gehäusegrundteil 2 und Gehäuseabdeckung 3 einen Innenraum des Gehäuses 1. Abschnitte der Dichtung 6 sind zweckmäßigerweise zwischen Gehäusegrundteil 2 und Steckverbinder und zwischen Gehäuseabdeckung 3 und Steckverbinder angeordnet, insbesondere um das Gehäuse umfangsseitig – d.h. entlang des Rands 7 des Gehäusegrundteil 2 und entlang des Rands der Gehäuseabdeckung 3 – vollständig abzudichten.
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In dem Gehäuse 1 ist eine Vielzahl elektrischer und elektronischer Bauteile angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist eine Leiterplatte 5 erkennbar, welche auf dem Gehäusegrundteil 2 angeordnet ist. Die Gehäuseabdeckung 3 ist in der Mitte des Gehäuses 1 durch einen Abstandsbolzen 4 auf dem Gehäusegrundteil 2 abgestützt und mittels des Abstandsbolzens 4 an dem Gehäusegrundteil 2 befestigt. Weiterhin ist das Gehäusegrundteil 2 im Bereich des Rands 7 mittels Bördeln oder Krimpen an der Gehäuseabdeckung 3 befestigt (nicht dargestellt).
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In dem Gehäusegrundteil 2 befindet sich eine Sacklochbohrung 14 mit einem Innengewinde. Der Abstandsbolzen 4 weist ein Außengewinde auf, welches mit dem Innengewinde der Sacklochbohrung 14 verschraubt ist. An einem der Gehäuseabdeckung 3 gegenüberliegenden Ende der Sacklochbohrung 14 ist ein Grundloch 15 zu erkennen. Weiterhin durchgreift der Abstandsbolzen 4 eine in der Leiterplatte 5 ausgebildete Aussparung 13, die mit der Sacklochbohrung 14 ausgerichtet ist. Oberhalb der Aussparung 13 der Leiterplatte 5 – d.h. auf der von der Sacklochbohrung 14 abgewandten Seite der Leiterplatte 5 – weist der Abstandsbolzen 4 einen ersten Vorsprung 16 auf, der einen größeren Durchmesser hat als die Aussparung 13. Der von einer Stufe des Abstandsbolzens 4 gebildete Vorsprung 4 liegt an der Leiterplatte 5 an, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig. Hierdurch ist die Leiterplatte 5 zwischen dem ersten Vorsprung 16 des Abstandsbolzens 4 und dem Gehäusegrundteil 2 eingeklemmt.
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Die Gehäuseabdeckung 3 weist außerdem eine als kreisrundes Durchgangsloch ausgestaltete Öffnung 10 mit einem Durchmesser von 5 mm auf. Der Rand der Öffnung 10, d.h. ein um die Öffnung 10 umlaufender Saum der Gehäuseabdeckung 3, ist stoffschlüssig über eine Schweißverbindung mit einem zweiten Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 verbunden. Die Schweißverbindung kann z.B. eine Laserschweißverbindung oder eine Rührreibschweißverbindung sein.
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Der Abstandsbolzen 4 verschließt die Öffnung 10 vollständig. Anders ausgedrückt ist mittels des mit der Gehäuseabdeckung 10 verschweißten Abstandsbolzens 4 ein Eindringen von Gasen oder Flüssigkeiten durch die Öffnung 10 in den Innenraum des Gehäuses 1 unterbunden. Das Gehäuse 1 ist insbesondere fluiddicht ausgebildet und somit gegen Schmutz und eintretende Flüssigkeiten geschützt.
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Die 2A–2C zeigen Detail A aus FIG. A in verschiedenen Ansichten. Wie in diesen Figuren zu erkennen ist, weist der Abstandsbolzen 4 eine Mulde 11 auf. Diese befindet sich unter der Öffnung 10 der Gehäuseabdeckung 3, so dass sie durch die Öffnung 10 von außen zugänglich ist. Die Mulde 11 und die Öffnung 10 sind im gezeigten Beispiel zum Aufnehmen eines Rührreibschweißwerkzeuges ausgebildet. Der Rand der Öffnung 10 und der Abstandsbolzen 4 können also insbesondere durch Rührreibschweißen miteinander verbunden werden. Am Boden der Mulde 11 befindet sich ein für das Aufsetzen eines Festziehwerkzeuges ausgebildetes Mitnahmeprofil 12. Der Saum der Gehäuseabdeckung 3 liegt in auf dem zweiten Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 auf.
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Die 3A–3C zeigen Detail B aus 1B in verschiedenen Ansichten. Die Anordnung der 1B und 3A–3C unterscheidet sich von der Anordnung der 1A und 2A–2C im Wesentlichen dadurch, dass der zweite Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 an der Außenseite auf der Gehäuseabdeckung 3 aufliegt und dass in dem Abstandsbolzen 4 keine Mulde 11 für ein Rührreibschweißwerkzeug vorgesehen ist. Das dem Sackloch 14 gegenüberliegende Ende des Abstandsbolzens 4 hat lediglich eine Vertiefung, die ein Mitnahmeprofil 12 für das Aufsetzen eines Festziehwerkzeuges bildet.
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Der außenseitig aufliegende Vorsprung 17 ist besonders einfach für die Herstellung einer Laserschweißverbindung zugänglich. Der zweite Vorsprung 17 wird in diesem Fall daher bevorzugt über eine Laserschweißnaht mit dem Rand der Öffnung 10 verbunden.
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Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses 1 beschrieben.
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Zuerst soll die Montage des Gehäuses 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anhand der 2B und 2C erläutert werden.
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Zunächst wird die Leiterplatte 5 mit der Aussparung 13 derart auf das Gehäusegrundteil 2 montiert, dass die Aussparung 13 mit der Sacklochbohrung 14 ausgerichtet wird, so dass letztere frei liegt. Der Abstandsbolzen 4 wird durch die Aussparung 13 der Leiterplatte 5 geführt. Mit Hilfe eines Schraubendrehers und des Mitnahmeprofils 12 wird das Außengewinde des Abstandsbolzens 4 mit dem Innengewinde der Sacklochbohrung 14 verschraubt. Hierdurch wird die Leiterplatte 5 zwischen dem ersten Vorsprung 16 des Abstandsbolzens 4 und dem Gehäusegrundteil 2 eingeklemmt und in zumindest zwei Raumrichtungen, x und y in 1A, fixiert.
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Anschließend wird in mindestens eine der Nuten 8 und 9 eine Dichtmasse 6 eingebracht und die Gehäuseabdeckung 3 wird auf den Rand 7 des Gehäusegrundteils 2 montiert. Die Gehäuseabdeckung 3 wird zusätzlich zur Verklebung mit der Dichtmasse an dem Gehäusegrundteil 2 mittels Bördeln befestigt.
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Zwischen der Gehäuseabdeckung 3 und dem zweiten Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 gibt es einen Spalt in x-Richtung – d.h. insbesondere in Richtung einer Längsachse des Abstandsbolzens 4 – von etwa 1 mm. Durch den Spalt und die Öffnung 10 kann bei der Herstellung des Gehäuses 1 ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des Gehäuses 1 und der Umgebung stattfinden. Beim Aushärten der Dichtmasse entstehende Gase können so durch den Spalt und die Öffnung 10 in der Gehäuseabdeckung 3 das Gehäuse 1 verlassen. Wenn die Dichtmasse zu einer Dichtung 6 ausgehärtet ist, wird ein rotierendes Rührreibschweißwerkzeug in die Öffnung 10 und die Mulde 11 eingetaucht. Zweckmäßigerweise wird zugleich die Gehäuseabdeckung 3 entlang der Längsrichtung an den Abstandsbolzen angepresst, bei einer Ausgestaltung mittels des Rührreibschweißwerkzeugs.
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Der Rand der Öffnung 10 wird auf diese Weise mit dem Abstandsbolzen 4 verschweißt, insbesondere indem der Saum der Gehäuseabdeckung 3 und das der Gehäuseabdeckung 3 zugewandte Ende des Abstandsbolzens 4 durch Reibung mit dem Rührreibschweißwerkzeug erwärmt werden. Die Erwärmung, insbesondere bis kurz unter den Schmelzpunkt, bewirkt insbesondere einen Festigkeitsabfall des Materials von Gehäuseabdeckung 3 bzw. Abstandsbolzen 4, wodurch das Material plastifiziert wird und eine Vermischung im Bereich des Saums erzielt wird.
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Statt Verschweißen kann der Rand der Öffnung 10 auch mit dem zweiten Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 verklebt oder verlötet werden. Lötmaterial oder Klebemasse können z.B. in die Mulde 11 eingebracht werden. Es kann aber auch auf die Mulde 11 verzichtet werden.
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Die Herstellung des Gehäuses 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Montage des Gehäuses 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter anderem in der Reihenfolge der Herstellungsschritte. Zunächst wird die Leiterplatte 5 auf den Boden des Gehäusegrundteils 2 derart montiert, dass die Aussparung 13 der Leiterplatte 5 oberhalb der Sacklochbohrung 14 des Gehäusegrundteils 2 platziert wird. Die Leiterplatte 5 kann beispielsweise mit einer Klebstoffschicht oder einer Schicht aus Wärmeleitpaste vorläufig an dem Gehäusegrundteil 2 befestigt werden (in den Figuren nicht dargestellt).
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Zudem, insbesondere nachfolgend, wird eine pastöse, nasse Dichtmasse auf die Nut 8 und 9 aufgebracht, wonach die Gehäuseabdeckung 3 auf das Gehäusegrundteil 2 montiert und an diesem bei einer Weiterbildung mittels Bördeln befestigt wird. Erst wenn die Dichtmasse zu einer festen Dichtung 6 ausgehärtet ist, und somit keine Gase mehr aus der Dichtmasse entweichen, wird der Abstandsbolzen 4 durch die Öffnung 10 der Gehäuseabdeckung 3 und die Aussparung 13 der Leiterplatte 5 in die Sacklochbohrung 14 geführt, wobei das Außengewinde des Abstandsbolzens 4 mit dem Innengewinde der Sacklochbohrung 14 verschraubt wird.
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Die Leiterplatte 5 wird hierbei zwischen dem ersten Vorsprung 16 und dem Gehäusegrundteil 2 eingeklemmt und in mindestens zwei Raumrichtungen x und y fixiert. Der zweite Vorsprung 17 des Abstandsbolzens 4 wird danach an der vom Innenraum abgewandten Außenseite des Gehäuses 1 stoffschlüssig mit dem Rand der Öffnung 10 verbunden, beispielsweise durch Laserschweißen, Rührreibschweißen, Löten oder Kleben.
