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Die Erfindung betrifft ein kompaktes Steuergerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1
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Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass in der Kraftfahrzeugtechnik Komponenten wie Getriebe-, Motoren- oder Bremssysteme zunehmend elektronisch gesteuert sind. Hierzu existieren insbesondere integrierte mechatronische Steuerungen, welche durch Integration von Steuerelektronik und zugehöriger elektronischer Komponenten wie Sensoren oder Ventile in das Getriebe, den Motor oder das Bremssystem erzeugbar sind. Das heißt, die Steuerelektronik und die zugehörigen elektronischen Komponenten sind nicht in einem separaten geschützten Elektronikraum außerhalb des Getriebes, Motors oder Bremssystems untergebracht.
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Im Vergleich zur konventionellen Verwendung externer Anbausteuergeräte hat diese Anordnung enorme Vorteile im Bezug auf Qualität, Kosten, Gewicht und Funktionalität. Insbesondere resultiert daraus eine erhebliche Verringerung von unter Umständen fehleranfälligen Steckverbindungen und Leitungen.
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Die Integration des Steuergerätes in das Getriebe stellt dabei hohe Anforderungen an seine thermische und mechanische Belastbarkeit. Die Funktionalität muss sowohl über einen breiten Temperaturbereich (etwa –40°C bis hin zu 200°C) als auch bei mechanischen Vibrationen (bis zu etwa 40g) gewährleistet sein. Da das Steuergerät zumindest zum Teil von aggressiven Medien wie Getriebeöl und Getriebeöldampf umgeben ist, muss es zudem einen sehr hohen Dichtheitsgrad gegenüber diesen Medien aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und einfach herzustellendes Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, dessen Gehäuse obendrein auch einen zuverlässigen Schutz gegenüber schwierigen Umgebungseinflüssen bietet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät weist einen beidseitig mit elektronischen Bauteilen bestückten Schaltungsträger in einem Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäusunterteil mit jeweils umlaufendem Gehäuseteilrand auf. Dabei sind das Gehäuseoberteil und das Gehäusunterteil auf dem Schaltungsträger zumindest in Richtung Innenraum des Gehäuses deckungsgleich derart angeordnet, dass die elektronischen Bauteile auf dem Schaltungsträger durch den Gehäuseteilrand des Gehäuseoberteils und den Gehäuseteilrand des Gehäuseunterteils dicht gegen Umwelteinflüsse eingeschlossen sind. Dadurch, dass Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil in Richtung Innenraum des Gehäuses deckungsgleich angeordnet sind, ist die Dichtheit im Wesentlichen verspannungsfrei, was den Schaltungsträger betrifft, herzustellen. Die Außenabmessungen der Gehäuseteilränder können, je nach geometrischer Gegebenheiten der Peripherie durchaus verschieden sein. So kann beispielsweise die Außenkante zumindest eines der Gehäuseteilränder über eine oder mehrere Außenkanten des Schaltungsträgers hinausragen. Dadurch ist das Gehäuse insbesondere auch für Schaltungsträger verschiedener Außenabmessungen verwendbar.
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Ein Steuergerät nach Anspruch 2 ist besonders wirtschaftlich herstellbar.
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Ein Steuergerät nach Anspruch 3 ermöglicht insbesondere den Einsatz von verschiedenen Materialien für das Gehäuse.
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Ein Steuergerät nach Anspruch 4 ermöglicht eine platzsparende Anordnung der elektronischen Bauteile auf der Oberseite und der Unterseite des Schaltungsträgers.
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Ein Steuergerät nach Anspruch 5 garantiert die Dichtigkeit des Gehäuses auch bei besonders anspruchsvollen Umgebungsverhältnissen.
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Die verschiedenen Verbindungsarten gemäß Anspruch 6 ermöglichen insbesondere eine optimale Anpassung an die Materialauswahl der Gehäuseteile.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beige-fügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen Schnitt durch ein Steuergerät, wobei das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil identisch sind,
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2 ein Steuergerät wie in 1 mit an den Gehäuseteilrändern umlaufenden Dichtungen,
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3 eine Draufsicht auf ein Steuergerät, wobei ein Gehäuseteil zwei Seiten des Schaltungsträgers überragt,
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4 eine Draufsicht auf ein Steuergerät, wobei beide Gehäuseteile innerhalb der Schaltungsträgerfläche liegen.
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1 zeigt ein Steuergerät mit einem Gehäuse 1, 2 aus einem Gehäuseoberteil 1 und einem Gehäusunterteil 2 und einen mit elektronischen Bauteilen 4 beidseitig bestückten Schaltungsträger 3 mit Leiterbahnen, die die elektronischen Bauteile 4 im Innenraum des Gehäuses 1, 2 untereinander bzw. mit nicht dargestellten Komponenten außerhalb des Gehäuses 1, 2 elektrisch leitend verbindet. Dabei können die außerhalb des Gehäuses 1, 2 liegenden Komponenten auch auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet sein. Der Vorteil eines durchgehenden Schaltungsträgers 3 ist, dass für die elektrisch leitende Verbindung der elektronischen Bauteile 4 im Innenraum des Gehäuses 1, 2 mit den Komponenten, wie zum Beispiel Sensoren oder Aktuatoren, außerhalb des Gehäuses 1, 2 separate Verbindungsmittel wie Stecker oder Stanzgitter wegfallen.
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Die beiden Gehäuseteile 1, 2 können je nach Bedarf aus Kunststoff oder Metall, beispielsweise Aluminium bestehen. Die elektronischen Bauteile 4 können insbesondere als aktive Bauteile wie Prozessoren, oder passive Bauteile, wie Widerstände ausgeführt sein.
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Der Schaltungsträger 3 ist in der Regel eine ein- oder mehrlagige Leiterplatte insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus Keramik.
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Die elektronischen Bauteile 4 auf der Oberseite des Schaltungsträgers 3 sind mit elektronischen Bauteilen 4 auf der Unterseite des Schaltungsträgers 3 vorteilhafterweise mittels Durchkontaktierungen 5, sogenannten Vias, elektrisch leitend verbunden. Dadurch erweist sich die Anordnung der Bauteile 4 auf dem Schaltunsträger 3 als besonders platzsparend.
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Das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäusunterteil 2 weisen jeweils einen umlaufenden Gehäuseteilrand 7‘, 7‘‘ auf. Dabei sind das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäusunterteil 2 auf dem Schaltungsträger 3 sowohl in Richtung Innenraum des Gehäuses 1, 2 als auch nach außen hin, plan aufliegend, deckungsgleich angeordnet und umschließen die elektronischen Bauteile 4 auf dem Schaltungsträger 3 nach außen hin abdichtend, zum Beispiel gegen das Öl in einem Kraftfahrzeuggetriebe.
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Dass die Gehäuseteilränder 7‘, 7‘‘ in Richtung Innenraum des Gehäuses 1, 2 auf dem Schaltungsträger in Richtung Innenraum des Gehäuses deckungsgleich angeordnet sind, hat den Vorteil, dass die Herstellung der dichten Verbindung der Gehäuseteile 1, 2 mit dem Schaltungsträger 3 möglichst stressfrei bewerkstelligt werden kann.
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Die Außenabmessungen der Gehäuseteilränder 7‘, 7‘‘ können, je nach Anwendung auch voneinander abweichen. Die Verwendung von identischen Gehäuseteilen 1, 2 sind vor allem hinsichtlich Lagerhaltung und Herstellung des Steuergerätes besonders wirtschaftlich.
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Die Verbindung zwischen Gehäuseteilrand 7‘, 7‘‘ und Schaltungsträger 3 kann stoffschlüssig, beispielsweise durch Laminieren, oder kraftschlüssig, beispielsweise durch Schrauben, oder formschlüssig, beispielsweise durch Nieten, hergestellt werden. Es könnte jedoch auch eine Kombination aus verschiedenen Verbindungsarten angewendet werden, beispielsweise Laminieren und zusätzlich Verschrauben oder Vernieten.
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2 zeigt Steuergerät wie in 1, wobei jedoch zwischen dem Gehäuseteilrand 7‘ des Gehäuseoberteils 1 und dem Schaltungsträger 3 und dem Gehäuseteilrand 7‘‘ des Gehäusunterteils 2 und dem Schaltungsträger 3 jeweils eine den Gehäuseteilrand 7‘, 7‘‘ umlaufende Dichtung 6 angeordnet ist. Es könnte jedoch auch nur eine Dichtung 6 an einem der Gehäuseteilränder 7‘, 7‘‘ verwendet werden. Eine Dichtung 6 kann insbesondere als Flüssigdichtung oder als Einlegdichtung ausgestaltet sein.
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3 zeigt einen Draufsicht auf ein Steuergerät, wobei mindestens ein Gehäuseteil 1, 2 mit dem Gehäuseteilrand 7‘, 7‘‘ über zwei Seiten des Schaltunsträgers 3 hinausragt. Mittels der über den Schaltungsträger 3 hinausragende Flächen der Gehäuseteilränder 7‘, 7‘‘ kann das Steuergerät beispielsweise an der Hydraulikplatte eines KFZ-Getriebes befestigt werden, ohne dass schädliche Kräfte auf den Schaltungsträger 3 ausgeübt werden.
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4 zeigt Draufsicht auf ein Steuergerät, wobei beide Gehäuseteile innerhalb der Schaltungsträgerfläche liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuseoberteil
- 2
- Gehäuseunterteil
- 3
- Schaltungsträger
- 4
- Bauteil
- 5
- Durchkontaktierung
- 6
- Dichtung
- 7‘, 7‘‘
- Gehäuseteilrand
