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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spanschutz für Leiterplatten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der Automobilbranche ist die Entwicklung von Getrieben und deren Steuerung ein vorrangiges Thema. Zum Schutz der Getriebesteuerungen vor unerwünschten äußeren Einflüssen, beispielsweise der Einwirkung von Partikeln, insbesondere leitfähiger Partikel, werden sogenannte Spanschutzdeckel eingesetzt. Diese Spanschutzdeckel sollten auch in Bereichen des Fahrzeugs eingesetzt werden können, die hohe Anforderungen an Material und Funktion stellen, z.B. im Getriebeölsumpf. Der Spanschutzdeckel dient dazu, elektrische Kontakte und andere empfindliche Bauteile gegen z.B. fertigungsbedingte Zerspanungsreste und leitfähige Partikel zu schützen, durch welche die Getriebesteuerung Schaden nehmen könnte.
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Bekannte Schutzmaßnahmen für Getriebesteuerungen, die insbesondere innerhalb des Getriebes zum Einsatz kommen, sind darauf ausgelegt, eine vollständig gedichtete Verbindung zwischen der Leiterplatte der Getriebesteuerung und den elektrischen Leitern für die Kontaktierung nach außen hin bereitzustellen. Um diese dichte Verbindung zu erreichen, wird oftmals die Schnittstelle unter Verwendung eines Klebers vergossen. Dieses Verfahren ist einerseits teuer. Andererseits birgt ein Verguss das Risiko, dass er sich von benachbarten Bauteilen löst und somit umgebendes Getriebeöl in die Getriebesteuerung eindringen kann, also die dichte Verbindung gelöst wird. Das Getriebeöl kann nicht mehr aus der Getriebesteuerung abfließen und evtl. vorhandene leitende Ablagerungen können weggespült werden. Solche Ablagerungen können dann einen Kurzschluss bilden und die Getriebesteuerung beschädigen oder zerstören.
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Um dieses Problem zu lösen, wurden Schutzelemente entwickelt, die nicht vollständig gedichtet sein müssen, d.h. dass Öl in geringen Mengen eindringen kann. Das Öl kann bei diesen Ausführungen keine leitenden Ablagerungen von einem Kontakt zu einem anderen Kontakt bilden. Ein solches Schutzelement stellt beispielsweise eine Vorfixierung der Baugruppe bereit, wobei nach der Vorfixierung der Spanschutzdeckel zugeklappt wird und danach eine Endfixierung der Bauelemente, z.B. der Sensoren, erfolgt. Nachteilig ist hier, dass der Spanschutzdeckel großzügig dimensioniert werden muss, was ihn teuer macht. Um diesen Nachteil zu überwinden wurde vorgeschlagen, ein Spanschutzelement bereitzustellen, das zusammen mit der Baugruppe nach der vorläufigen Fixierung weiterhin bewegbar ist. Somit kann ein kleinerer Bauraum realisiert werden.
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Nachteilig bei allen diesen Ausführungen ist zudem, dass kein kostengünstiger und kompakter Spanschutz bereitgestellt wird. Auch sind die bisher bekannten Spanschutzdeckel und -systeme nicht für Leiterplatten ausgelegt, sondern vielmehr für beispielsweise Sensoren oder andere Baugruppen.
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Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Spanschutz für Leiterplatten bereitzustellen, mit dem es erreicht wird, dass beim Vordringen von Öl an die Leiterplatte keine, einen Kurzschluss verursachenden leitenden Ablagerungen zwischen einzelnen Kontaktstellen auf der Leiterplatten gebildet werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Spanschutz für Leiterplatten, umfassend eine Leiterplatte, die an einem Ende derart geschlitzt ist, dass sie Leiterplattenstege aufweist, einen Träger, der dazu eingerichtet ist, die Leiterplatte zumindest teilweise aufzunehmen, und einen Spanschutzdeckel, der dazu eingerichtet ist, mit dem Träger und der Leiterplatte derart verbunden zu werden, dass ein Kammersystem gebildet wird, bei dem jeder Leiterplattensteg innerhalb einer Kammer angeordnet ist, die durch die Verbindung zwischen Träger und Spanschutzdeckel gebildet ist.
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Durch die vorgeschlagene Geometrie und Anordnung der Teile, die den Spanschutz bilden, kann Öl, das den Spanschutz bzw. das Getriebesteuergerät, an dem der Spanschutz bevorzugt angebracht ist, umgibt, zwar in das Gehäuse des Spanschutzes eindringen, aber auch wieder abfließen. Somit muss kein absolut gedichtetes Gehäuse bereitgestellt werden und die Leiterplatte kann somit auch nur teilweise in dem Spanschutz aufgenommen sein. Zusätzlich wird durch das gebildete Kammersystem verhindert, dass Partikel, vor allem leitfähige Partikel, einen Kurzschluss zwischen den Leiterbahnstegen verursachen. Durch die einfache Geometrie kann ein kompaktes Gehäuse zum Schutz der Leiterplatte bereitgestellt werden, das einen guten Schutz gegen Kurzschlüsse vorweist und eine Spülung durch Öl erlaubt, aber auch das Abfließen des Öls erlaubt, so dass keine Ablagerungen entstehen.
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Die Befestigung des Trägers an der Leiterplatte kann über unterschiedliche Verfahren wie Verstemmen oder Ultraschallverschweißen oder andere bekannte Verfahren erfolgen.
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Die Befestigung des Spanschutzdeckels kann in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen und hängt von der jeweiligen Anwendung und Montageart ab. Beispielsweise kann der Spanschutzdeckel auf dem Träger durch Einstecken mit zusätzlichem Verrasten mittels Verrastelementen, durch Verschrauben, Verschweißen, bevorzugt Laserverschweißen, Verkleben, Verschnappen oder anderen Befestigungsmöglichkeiten befestigt werden. Der Spanschutzdeckel kann auch auf einer oder mehreren Seiten mit dem Träger klappbar verbunden sein, also nicht als extra Bauteil gebildet sein, sondern als Teil des Trägers.
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In einer Ausführungsform weist der Spanschutzdeckel Trennstege auf, und der Träger weist Schlitze auf, die jeweils derart angeordnet sind, dass nach Verbinden des Trägers mit dem Spanschutzdeckel die Trennstege in den Schlitzen angeordnet sind und dadurch das Kammersystem bilden.
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Die Trennstege auf dem Spanschutzdeckel und die passenden Schlitze im Träger vereinfachen zum Einen die Montage des Spanschutzdeckels auf dem Träger und bilden zum Anderen das gewünschte Kammersystem. Dabei muss kein weiteres Verfahren zur Befestigung der Trennstege an dem Träger angewendet werden, da die Trennstege durch die Schlitze bereits die Kammern bilden. Außerdem ist bei dieser Geometrie kein absolut dichtes Gehäuse nötig, da das eindringende Öl zum Spülen des Kammerinneren verwendet werden kann, so dass eventuell vorhandene Partikel zusammen mit dem wieder abfließenden Öl aus der Kammer gespült werden können. Dabei kann durch die Trennung der einzelnen Leiterplattenstege voneinander durch die Trennstege keine leitende Verbindung zwischen den auf den Leiterplattenstegen befindlichen elektrischen Kontaktierungen hergestellt werden und somit können Kurzschlüsse verhindert werden.
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Um Kurzschlüsse zwischen den Trennwänden und den elektrischen Kontaktierungen zu vermeiden, die durch von den Trennwänden bis zu den Leiterplattenstegen reichende Partikel oder Ablagerungen entstehen könnten, sind die Trennwände bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise einem Kunststoff gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Träger eine Litzenführung auf, die derart gebildet und ausgerichtet ist, dass Litzen durch die Litzenführung von außen in den Spanschutz geführt werden können, um mit den zugehörigen Leiterplattenstegen kontaktiert zu werden.
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Die Litzenführung kann unterschiedliche Geometrien aufweisen, je nach Anwendungsart. Beispielsweise kann die Litzenführung rund oder mehreckig sein; sie kann aber auch ein Schlitz oder eine andere Art der Öffnung sein, durch die eine Litze eingeführt werden kann. Zu beachten ist hierbei nur, dass die Öffnung die passende Form für die jeweilige Litze aufweist und die Öffnung möglichst klein ist, also wenig Freiraum zwischen der eingesteckten Litze und dem Träger ist.
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Die Litzenführung dient einerseits zur einfacheren Positionierung der Leiterplatte auf dem Träger, da bevorzugt jede Litzenführung auf bzw. über einem zugehörigen Leiterplattensteg positioniert werden muss, damit ein elektrisch leitender Kontakt hergestellt werden kann. Andererseits dient die Litzenführung dazu, als Teil des Gehäuses des Spanschutzes eine gewisse Abdichtung der Kammer nach außen hin bereitzustellen, um ein Eindringen von Partikeln zu begrenzen.
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Die Litzen können auf den Leiterplattenstegen mittels bekannter Methoden befestigt werden, z.B. mittels Lötverfahren wie Bügellöten etc. oder auch anderer Verfahren. Wichtig ist, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen der Litze und dem Leiterplattensteg hergestellt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Spanschutz zusätzlich einen Grundträger auf, auf dem der Träger mit der Leiterplatte befestigt ist. Durch Bereitstellen eines Grundträgers kann der Träger mit der Leiterplatte zusätzlich von seiner Unterseite her gegen Partikel und Öl geschützt werden. Der Grundträger ist an dem Träger befestigt. Die Befestigung kann durch unterschiedliche, dem Fachmann bekannte Verfahren, erfolgen. Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen muss nicht unbedingt ein Grundträger bereitgestellt werden, da durch die Kombination Leiterplatte, Träger und Spandeckel bereits ein Kammersystem bereitgestellt wird, das einen Kurzschluss zwischen benachbarten Leiterplattenstegen durch Partikel oder Ablagerungen verhindert.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Leiterplatte zumindest eine Positionierungshilfe zur Positionierung der Leiterplatte an dem Träger auf. Die Positionierungshilfe kann eine in die Leiterplatte durch beispielsweise Einfräsen oder eine andere materialabtragende Methode eingebrachte Einkerbung sein. Es kann aber auch eine Bohrung oder ein an der Leiterplatte angebrachtes Einrastelement als Positionierungshilfe verwendet werden. Wichtig ist lediglich, dass die Positionierungshilfe derart angebracht ist, dass die Leiterplatte in der vorgesehenen Position an dem Träger angebracht werden kann. Zusätzlich kann auch der Träger ein Gegenstück zu der an der Leiterplatte angeordneten Positionierungshilfe aufweisen oder alternativ eine Positionierungshilfe anstelle der Leiterplatte aufweisen. Die Leiterplatte kann dann ein entsprechendes Gegenstück aufweisen.
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Zusätzlich wird erfindungsgemäß ein Getriebesteuergerät mit zumindest einem daran angeordneten Spanschutz für Leiterplatten bereitgestellt.
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In allen Ausführungsformen kann der Spanschutz eine unterschiedliche Anzahl an Leiterplattenstegen, Litzen und Litzenführungen aufweisen. Die Anzahl hängt von der jeweiligen Anwendung ab, wobei das Prinzip der Kammerbildung für jede Anzahl an Leiterplattenstegen, Litzen und Litzenführungen Anwendung findet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1a bis 1c zeigen den Aufbau eines Spanschutzes gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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2a bis 2c zeigen Detailausschnitte des Spanschutzes gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1a zeigt eine erfindungsgemäße Leiterplatte 1, die geschlitzt ist und somit Leiterplattenstege 11 aufweist, über die eine elektrische Kontaktierung mit Litzen erfolgt. Außerdem zeigt 1a eine beispielhafte Positionierungshilfe 12 in Form einer Auskerbung an beiden Seiten der Leiterplatte 1.
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1b zeigt einen bereits zum Teil montierten Spanschutz 100. Hier ist bereits die Leiterplatte 1 auf dem Träger 2 angebracht. Durch die Litzenführung 22 sind bereits Litzen 23 angebracht, die im Inneren des bereits beinahe fertigen Gehäuses mit den jeweiligen Leiterplattenstegen 11 elektrisch verbunden sind. Zusätzlich ist in 1b ein Grundträger 5 gezeigt, der den Spanschutz von unten her gegen Partikel schützt. Ferner ist ein Spanschutzdeckel 3 mit Trennstegen 31 gezeigt, der auf den Träger 2 aufgebracht werden muss, um das erfindungsgemäße Kammersystem mit einer Kammer 4 pro Kombination aus Leiterbahnsteg 11 und Trennsteg 31 zu bilden, das in 2a bis 2c genauer gezeigt ist.
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1c zeigt den vollständig zusammengesetzten Spanschutz für Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier ist der Spanschutzdeckel 3 nun auf dem Träger 2 befestig und bildet mit diesem und dem Grundträger 5 ein Gehäuse, das ein Eindringen von störenden Partikel behindert. Durch die offene Geometrie kann Öl in die einzelnen Kammern eindringen und auch wieder abfließen, wodurch sowohl Ablagerungen verhindert als auch in die Kammern eingedrungene Partikel wieder ausgespült werden können. Durch die Kammern wird verhindert, dass eine leitende Verbindung zwischen den einzelnen Leiterplattenstegen entsteht, so dass die offene Geometrie im Gegensatz zu anderen bekannten Gehäusen keinen Nachteil, sondern den Vorteil der Spülung aufweist.
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2a zeigt eine Draufsicht auf einen Spanschutz 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Hier ist der Spanschutzdeckel 3 montiert, die Abdeckung ist aber durchsichtig gezeichnet, um einen Einblick von oben zu gewähren, der zeigt, wie die Montage bzw. die Positionierung der Leiterplatte 1 auf dem Träger 2 erfolgt. Details werden in 2b und 2c gezeigt und beschrieben, die den Detailausschnitt C wie in 2a gezeigt, vergrößert wiedergeben.
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2b zeigt einen Detailausschnitt C aus 2a, in dem die durch die Schlitze 21 des Trägers 2 und die in die Schlitze 21 eingeführten Trennstege 31 des Spanschutzdeckels 3 gebildete Kammern 4 gezeigt sind. In den Kammern 4 befinden sich jeweils ein Leiterplattensteg 21 und eine darauf angeordnete und damit elektrisch verbundene Litze 23. Die Litze 23 ist über die Litzenführung 22 genau auf bzw. über dem Leiterplattensteg 21 positioniert, so dass keine weitere Justierung nötig ist.
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2c zeigt ebenfalls einen Detailausschnitt C aus 2a, in dem die Geometrie des Trägers 2, vor allem die auf dem Träger 2 vorhandenen Schlitze 21, zum Einführen der Trennstege 31 des Spanschutzdeckels 3 gezeigt ist. Die Schlitze 21 sind derart angeordnet, dass sie die einzelnen Litzenführungen 22 und Leiterplattenstege 21 voneinander trennen und so ein Kammersystem bilden, in dem kein Kurzschluss zwischen einzelnen Leiterplattenstegen 21 durch Ablagerungen oder Partikel entstehen kann.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein kompakter und kostengünstiger Spanschutz für Leiterplatten bereitgestellt, bei dem Kurzschlüsse zwischen zwei benachbarten Leiterplattenstegen auf einfache und effektive Weise verhindert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Spanschutz
- 1
- Leiterplatte
- 11
- Leiterplattenstege
- 12
- Positionierungshilfe
- 2
- Träger
- 21
- Schlitze
- 22
- Litzenführung
- 23
- Litzen
- 3
- Spanschutzdeckel
- 31
- Trennstege
- 4
- Kammer
- 5
- Grundträger
- C
- Detailausschnitt
