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Steuergeräte zur Ablaufsteuerung in Fahrzeugen, insbesondere Motorsteuergeräte, müssen immer komplexere Steueraufgaben übernehmen und weisen daher eine zunehmende Anzahl an elektronischen und elektrischen Bauteilen auf, die auf Leiterplatten angeordnet werden müssen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, gibt es neben der Verwendung mehrerer Leiterplatten, die dann aufwändig elektrisch miteinander verbunden werden müssen auch mehrteilige Leiterplatten, die mittels stromführender, flexibler Bereiche, die beispielsweise mittels Fräsen hergestellt werden, miteinander verbunden sind. Dies bedeutet eine Vereinfachung des Herstellungsvorgangs, da insbesondere die nachträgliche elektrische Verbindung von mehreren Leiterplatten entfällt.
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Da Steuergeräte im automobilen Bereich jedoch hohen mechanischen Belastungen, insbesondere Vibrationen ausgesetzt sind, ist es erforderlich, die einzelnen Leiterplattenteile gut an dem Gehäuse zu verankern. Dies erfolgt derzeit zumeist mittels Schrauben, was jedoch einen erhöhten Herstellungsaufwand mit sich bringt. Außerdem muss aufgrund von Leistungselektronikbauteilen und der damit einhergehenden starken Erwärmung ein guter thermischer Übergang von einem Leiterplattenteil zum zumeist metallischen Gehäuse, das als Kühlkörper fungiert, gegeben sein.
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Die
DE 39 36 906 A1 offenbart eine Leiterplatte aus mehreren Leiterplattenteilen, die über flexible Bereiche miteinander verbunden sind, mittels denen die Leiterplattenteile durch mehrmaliges Biegen um die flexiblen Bereiche derart verschwenkt werden, dass die beiden Randteile der Gesamtleiterplatte, die Stecker aufnehmen sollen, in derselben Ebene zu liegen kommen. Zwei durch das mehrmalige Biegen gegenüberliegende Leiterplattenteile sind mit einem Deckel bzw. einem Boden eines die Leiterplatte aufnehmenden Gehäuses verklebt, wobei der Deckel und der Boden in entsprechenden Nuten eines umlaufenden Gehäuserahmenteils verspreizt werden. Auf diese Weise kann eine mehrteilige Leiterplatte zwar gut mechanisch und thermisch mit dem Gehäuse gekoppelt werden, allerdings ist die Herstellung aufwändig.
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Die
DE 39 33 124 A1 offenbart ein elektronisches Gerät, insbesondere Steuergerät einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, mit einer elektronischen auf einer Leiterplatte angeordneten Schaltung, der ein vielpoliges Steckkontaktelement zugeordnet ist, das ein die Leiterplatte aufnehmendes Gehäuse durchsetzt. Dort wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatte aus mindestens einem formsteifen, an einem das Steckkontaktelement aufweisenden Teil, insbesondere einem Deckel des Gehäuses befestigbaren Bereich besteht, von dem mindestens ein flexibler, abgebogener Abschnitt der Leiterplatte ausgeht. Der formsteife Bereich kann in einer Nut des Gehäusebodens fixiert werden.
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Die
US 7 180 736 B2 beschreibt ein mikroelektronisches Gehäuse, das mikroelektronische Baugruppen und ein Gehäuse mit einer zylindrischen Außenwand umfasst. Die mikroelektronischen Baugruppen umfassen elektronische Komponenten, die auf einem Substrat montiert sind und an Stützflächen der Innenwand des Gehäuses angebracht sind. Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus halbzylindrischen Abschnitten, die entlang axialer Kanten verbunden sind. Das Gehäuse umfasst einen oder mehrere axiale Kanäle, die zwischen der Außenwand und der Innenwand angeordnet sind, um Kühlmittel zu fördern. Auf diese Weise sorgt das Gehäuse für eine gleichmäßigere Wärmeableitung der von den mikroelektronischen Baugruppen während des Betriebs erzeugten Wärme, trotz Schwankungen der Dicke zwischen der zylindrischen Außenwand und den Stützflächen, die vorzugsweise planar sind.
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In der
DE 10 2013 227 038 A1 ist ein elektronisches Steuergerät für ein Fahrzeug beschrieben, welches eine geneigte Struktur aufweist, und ein Herstellungsverfahren davon, in welchem ein geeigneter Raum aufrechterhalten wird mit einem Gehäusekörper, um einen Wärmeleitkleber, welcher auf dem elektronischen Steuerelement aufgebracht wird, aufrechtzuerhalten, wenn ein elektronisches Steuergerät in einer gleitenden Art zusammengebaut wird, und das elektronische Steuerelement zusammengebaut wird durch eine Herstellung des elektronischen Steuerelementes, um im Kontakt zu sein mit einem oberen Gehäusekörper entlang einer geneigten Struktur, welche in einem distalen Endgehäuse ausgebildet ist an einem Punkt, an welchem der gleitartige Zusammenbau gestoppt wird, so dass der Wärmeleitkleber einheitlich aufgebracht werden kann auf das elektronische Steuerelement und während dem gleitartigen Herstellungsprozess aufrechterhalten werden kann.
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Aus der
EP 2 348 799 Al ist eine Steuereinheit bekannt, die eine flexible Leiterplatte und / oder elektrisch leitende Spuren aufweist, die vor dem Zusammenbau der Leiterplatte und der leitenden Spuren mit elektronischen Bauteilen in einigen Teilen eines Vorsprungs eines Grundkörpers bearbeitet und befestigt wurden. Der Basiskörper ist als Teil eines Steuereinheitsgehäuses ausgebildet, in dem die Baugruppe aus Basiskörper-Leiterplatte und die Basiskörper-Leiterbahn in einer gewünschten Geometrie auf der Grundlage der Baugruppe aus Leiterplatte und Leiterplatte ausgebildet sind. Der Grundkörper besteht aus einem hoch wärmeleitenden Material wie Metall.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kostengünstig herzustellendes Gehäuse für eine mehrteilige Leiterplatte anzugeben. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demnach ist das Gehäuse mit einer darin angeordneten, dreiteiligen Leiterplatte, deren Leiterplattenteile mittels sie verbindender flexibler Bereiche derart zueinander orientiert sind, dass ein mittiges Leiterplattenteil im Bereich der Gehäuseöffnung und diese weitgehend ausfüllend und die beiden randseitigen Leiterplattenteile jeweils entlang einer Gehäusewand angeordnet sind, becherförmig ausgebildet und der Boden des Gehäusebechers weist eine ins Gehäuseinnere ragende Wölbung auf, deren Höhe zu den sich gegenüberliegenden Gehäusewänden hin abnimmt, so dass aufgrund der durch die Oberfläche der Wölbung gebildeten Gleitflächen die Leiterplattenteile, die in den Gehäusebecher hineingeschoben sind, zwischen der Wölbung und der jeweiligen Gehäusewand fixiert sind.
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Durch die erfindungsgemäße Wölbung des Gehäusebecherbodens ist es also möglich, die Leiterplatte ohne exakte Justierung in das Gehäuse einzuschieben und trotzdem eine gute mechanische und thermische Ankopplung der Leiterplattenteile, die an Gehäusewänden zu liegen kommen, zu erreichen. Durch eine entsprechende Gestaltung der Wölbung ist es auf einfache Weise möglich, an jeder Gehäusewand ein Leiterplattenteil anzuordnen, welches durch die Gleitfläche der Wölbung und den Anpressdruck von der Öffnung des Gehäusebechers her durch die Wölbung an der Gehäusewand fixiert wird. Dadurch, dass der in der Gehäuseöffnung liegende Leiterplattenteil diese weitgehend ausfüllt, ist der über einen flexiblen Bereich damit verbundene andere, an einer Gehäusewand angeordnete Leiterplattenteil auch im Bereich der Gehäuseöffnung an der Gehäusewand gut fixiert.
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Die Wölbung kann dabei beliebige Formen annehmen, beispielsweise halbkugelförmig sein oder auch pyramiden- oder pyramidenstumpfförmig oder jede andere Form haben, die eine zur Gehäusewand hin abschüssige Gleitfläche für ein in den Gehäusebecher eingeführtes Leiterplattenteil, das an einer Gehäusewand fixiert werden soll, bildet.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Gehäusebecher einstückig ausgebildet und kann dadurch, ohne verschraubt oder verklebt werden zu müssen, einfach hergestellt werden. Es ist jedoch genauso gut möglich, eine oder mehrere Seitenwände offen zu lassen und später durch entsprechende Wandteile, die angeschraubt oder geklebt oder durch sonstige Befestigungsverfahren angebracht werden, herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Wölbung kann sowohl als massive Anformung an den Gehäusebecherboden ausgebildet sein als auch durch eine Delle des Gehäusebecherbodens realisiert werden. Bei Ausführung durch eine Delle, also eine nach innen ragende Aufwölbung des Gehäusebodens, kann Material eingespart werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist in dem Zwischenraum zwischen zumindest einer jeweiligen Gehäusewand und einem benachbart dazu angeordneten Leiterplattenteil eine gut wärmeleitende Masse angebracht. Hierdurch kann die durch Bauteile auf der Leiterplatte erzeugte Wärme gut an die Gehäusewand abgegeben werden die in metallischer Ausführung als Kühlkörper dient und beispielsweise außen auch mit Kühlrippen versehen sein kann.
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Die Leiterplattenteile können beidseitig bestückt sein, wobei sehr flache Bauteile vorzugsweise auf der den Gehäusewänden benachbarten Leiterplattenoberflächen angebracht sind, während höherbauende Bauteile, wie beispielsweise Kondensatoren oder Spulen, auf deren zur Gehäuseinnenseite hin zugewandten Leiterplattenoberfläche aufgebracht sind. Auf dem Leiterplattenteil, das in der Öffnung des Gehäusebechers zu liegen kommt, können in vorteilhafter Weise Stecker angeordnet werden, die in einer vorteilhaften Ausbildung auch derart ausgeführt sein können, dass mit ihrer Hilfe die Leiterplatte am Gehäusebecher befestigt werden kann.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher beschrieben werden. Dabei zeigen
- 1 einen Gehäusebecher mit einer erfindungsgemäßen Wölbung
- 2a das Einführen einer mehrteiligen Leiterplatte in den Gehäusebecher und
- 2b ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit einer eingesteckten Leiterplatte.
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1 zeigt ein Gehäuse 1 in einer Querschnittsdarstellung mit einem Gehäuseboden 2 und zwei Gehäusewänden 3. Der Gehäuseboden 2 weist in der Darstellung der 1 eine etwa halbkugelförmige massive Wölbung 4 auf, deren Oberfläche eine Gleitfläche 15 für eine einzusteckende Leiterplatte bildet. Zwischen der Wölbung 4 des Gehäusebecherbodens 2 und den Gehäusewänden 3 sind Lücken 5 vorgesehen, in die die Ränder einer einzuführenden Leiterplatte zu liegen kommen und auf diese Weise gegenüber den Gehäusewänden 3 mittels der Wölbung 4 fixiert werden.
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Die 2a zeigt ebenfalls den in der 1 bereits beschriebenen Gehäusebecher 1 sowie eine einzuführende mehrteilige Leiterplatte 6, die einerseits Leiterplattenteile 7, 8, 9 aufweist, die mittels flexibler Bereiche 10, 11 miteinander verbunden sind. Die Leiterplattenteile 7 und 9 sind gegenüber dem mittleren Leiterplattenteil 8 um etwa 90° an der Stelle der flexiblen Bereiche 10, 11 gebogen und werden in Richtung des Pfeiles 12 in den Gehäusebecher 1 hinein geschoben. Bei Erreichen der Wölbung 4 gleiten die Ränder der Leiterplattenteile 7 und 9 auf deren Oberfläche in Richtung der Lücken 5 zwischen der Wölbung 4 und den Gehäusewänden 3, was durch Pfeile 13 und 14 angedeutet ist.
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In der 2b ist schließlich die vollständig in den Gehäusebecher 1 eingeführte Leiterplatte 6 dargestellt, wobei deren Ränder in den Lücken 5 zwischen der Wölbung 4 und den Gehäusewänden 3 zu liegen gekommen sind und die Leiterplatte in Bezug auf die Gehäusewände 3 gut fixieren. Im Bereich der Gehäuseöffnung werden die Leiterplattenteile dadurch an den Gehäusewänden fixiert, dass der in der Gehäuseöffnung liegende Leiterplattenteil diese weitgehend ausfüllt, so dass eine gute mechanische und thermische Ankopplung der Leiterplattenteile 7, 9 an die Gehäusewände 3 erfolgt.
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In die Zwischenräume 16 und 17 zwischen den Leiterplattenteilen 7 und 9 und den Gehäusewänden 3, kann eine gut wärmeleitfähige Masse eingebracht werden bzw. bereits vor dem Einführen der Leiterplatte 6 in den Gehäusebecher 1 auf den Leiterplattenteilen 7, 9 vorgesehen sein, um eine gute thermische Ankopplung der Leiterplattenteile 7, 9 an die Gehäusewände 3 zu erzielen.
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Durch den Keilaufbau des Gehäusebodens lässt sich die mehrteilige Leiterplatte trotz größerer Toleranzen gut an die Gehäusewände anpressen, wodurch eine gute mechanische und thermische Ankopplung an die Gehäusewände, die als Kühlkörper dienen, erfolgt. Hierdurch erfolgt auch eine gute Fixierung als Schutz gegen Vibrationen der Leiterplattenteile. Dies alles erfolgt ohne aufwände Justierung oder Einführung der Leiterplattenteile in vorgefertigte Nuten im Gehäuse.
