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Die Erfindung betrifft eine elektronische Kontrolleinheit gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
EP 0 520 047 B1 ist ein ABS-Steuergerät bekannt, welches nach dem Prinzip eines sogenannten „magnetischen Steckers“ mit beweglichen, elastisch gehaltenen Ventilspulen in einem Elektronikgehäuse aufgebaut ist. Die Elektronikeinheit (ECU) mit integrierter Leiterplatte und den Ventilspulen ist dabei steckbar mit einem Ventilblock (HCU) verbunden, welcher die Ventildome und weitere Hydraulikkomponenten des Bremsenaggregats umfasst. Die ECU umfasst weiterhin einen integrierten Stecker zum Anschluss eines Verbindungskabels (z.B. Radsensorkabel). Steuergeräte nach diesem Prinzip haben sich im Automobilbau durchgesetzt und werden daher weit verbreitetet für vielfältige Regelungsaufgaben (z.B. ABS, ESP etc.) in Kraftfahrzeugbremssystemen eingesetzt.
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Wie aus der
DE 197 43 842 A1 hervorgeht, ist es auch bereits bekannt, in ABS-Steuergeräten zur Kühlung der elektronischen Bauelemente Kühlplatten aus Aluminium einzusetzen, wobei diese auch schon flächig mit den Trägerplatten, welche die elektronischen Bauelemente und die Leiterbahnen tragen, verbunden worden sind. Das Reglergehäuse, welches in vielen Fällen aus Kunststoff besteht dient sehr häufig als Halterahmen für die Ventilspulen und zur Aufnahme der elektronischen Bauteile einschließlich der Kühlplatte. In einigen Fällen sind auch die Deckel des Reglergehäuses aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt worden, wobei die Kühlplatten mit diesem auch bereits durch entsprechende Wärmeleitelemente in thermischen Kontakt gebracht worden sind.
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Schließlich ist aus der
DE 100 11 807 A1 ein Steuergerät für eine „brake-by wire“- Bremsanlage mit Zielrichtung elektrohydraulische Bremse (EHB) bekannt. Diese Schrift stellt bereits ein Reglergehäuse mit einem Deckel aus Aluminium mit Rippen oder Noppen zur verbesserten Kühlung der darin enthaltenen elektronischen Bauelemente dar, wobei der Aluminiumdeckel über eine umlaufende Dichtung an das Reglergehäuse angebunden ist. Wegen des hohen Anteils an schwierig zu fertigenden Metallteilen ist die beschriebene Konstruktion für die Massenfertigung noch nicht ausreichend optimiert.
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In den Schriften
DE 198 33 498 A1 ,
DE 198 26 938 A1 und
WO 96/ 13 415 A1 sind jeweils artverwandte Steuergeräte für hydraulische Bremsen beschrieben, deren elektronische Kontrolleinheiten ein Gehäuse zur Aufnahme von Ventilspulen und einer Leiterplatte sowie einen Gehäusedeckel zum Abdecken der Leiterplatte aufweisen.
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Ein anderes Beispiel für einen mit einem Ventilblock verbundenen aktuellen Regler für ein Fahrdynamiksteuergerät, geeignet für ABS und ESP, nach dem Stand der Technik ist weiter unten im Zusammenhang mit den 20 und 21 näher beschrieben. Auch diese Konstruktion erfüllt noch nicht in ausreichendem Maße die gestellten Anforderungen an ein modernes elektrohydraulisches Steuergerät für Kraftfahrzeugbremssysteme.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches Steuergerät der eingangs genannten Art mit noch weiter verringertem baulichen als auch funktionellen Mitteleinsatz weiterhin funktionssicher zu gestalten, wobei eine besonders feste Verbindung und Dichtigkeit des Gehäuses mit dem Gehäusedeckel realisiert werden soll sowie eine Möglichkeit geschaffen, das Gehäuse vielseitiger zu verwenden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine neue elektronische Kontrolleinheit (Regler) gemäß Anspruch 1 für die Verbindung mit einem Hydraulikaggregat über einen magnetischen Stecker, insbesondere in Kraftfahrzeugbremssystemen.
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Das erfindungsgemäße sogenannte Reglergehäuse dient primär zur Aufnahme von elektronischen Regelbaugruppen. Das Reglergehäuse kann über elektrische und hydraulische Schnittstellen mit einer Hydraulikeinheit auf an sich bekannte Weise zu einem elektrohydraulischen Steuergerät verbunden werden. Gemäß dem an sich bekannten Prinzip des magnetischen Steckers sind die Spulen für die Hydraulikventile im Reglergehäuse angeordnet. Beim Zusammenfügen von Regler und Ventilblock werden die Spulen über die aus dem Block hervorragenden Dome der Hydraulikventile geschoben. Das beschriebene elektrohydraulische Steuergerät wird bevorzugt in elektronischen Kraftfahrzeugbremssystemen, insbesondere mit ESP-Funktionalität, eingesetzt.
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Nach der Erfindung können vorteilhaft neuartige elektronische Zusatzfunktionen in eine elektronische Kontrolleinheit integriert werden. Dabei werden die üblichen elektromechanischen Anforderungen an ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeugbremssystem, wie mechanische Robustheit, Betriebssicherheit, Standzeit, elektrische Betriebssicherheit, thermische Betriebssicherheit, optimale Ausnutzung des Bauraums, geringer Herstellungsaufwand etc. weiterhin teilweise ausreichend erfüllt bzw. in einigen Punkten sogar mehr als erfüllt.
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Die Kontrolleinheit ist für die üblichen elektronischen Steuer- und Regelaufgaben, wie Antiblockiersystem (ABS), Gierratenregelung bzw. elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP, TCS) usw. geeignet. Besonders geeignet ist die Kontrolleinheit für moderne elektrische Bremssysteme mit hohen Anforderungen.
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Das elektronische integrierte Kraftfahrzeugbremsensteuergerät besteht aus den Elementen elektronisches Reglergehäuse (ECU), hydraulischer Block mit Hydraulikventilen (HCU) und Pumpenantrieb (PA).
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Die elektronische Kontrolleinheit gemäß der Erfindung besitzt unter anderem den Vorteil, dass keine aufwendigen bisher notwendigen Flüssigkeitsabdichtungen erforderlich sind.
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Weiterhin besitzt die Erfindung den Vorteil, dass die ECU ohne einen bisher üblichen Gehäusezwischenboden auskommt, wie er bisher als Auflage für die Leiterplatte diente. Hierdurch wird Bauraum für eine zweite, in Richtung der Spulen angeordnete Leiterplatte geschaffen, welche in bekannten Reglergehäusen bislang nicht vorhanden war. Hierdurch können elektrische Anschlüsse der Magnetspulen und insbesondere der Drucksensoren zusammengefasst werden. Außerdem entsteht durch den Einsatz einer zweiten Leiterplatte mehr Fläche, welche zur Kühlung genutzt werden kann.
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Durch die Möglichkeit, die elektrische Anbindung der Spulen an der zweiten Leiterplatte durchzuführen, ergibt sich ein erhöhtes Maß an Flexibilität bei der Anordnung der Spulen. Zudem wird zusätzlicher Raum für Bauelemente auf der ersten Leiterplatte geschaffen.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich außerdem mit dem Ziel auseinander, die Wärmeableitung von der Kühlplatte zur Umgebung noch weiter zu verbessern.
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Durch den ständig wachsenden Funktionsumfang der Elektronik und eine immer weiter zunehmende Integrationsdichte kommt der Ableitung der zunehmenden Verlustwärme der Schaltung eine immer größer werdende Bedeutung zu. Durch die erfindungsgemäße thermische Anbindung eines flächigen Kühlelements (z.B. durch die ins Gehäuse eingebetteten Metallkörper) an den Hydraulikblock wird das Kühlelement und damit auch die empfindlichen elektronischen Halbleiterbauelemente an ein gut wärmeleitfähiges Wärmereservoir mit hoher spezifischer Wärme über eine direkte metallische Verbindung angeschlossen, so dass die notwendige Kühlung der elektronischen Bauelemente durch einen niedrigen thermischen Widerstand entscheidend verbessert wird. Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept lässt sich die große Wärmekapazität des Ventilblockes vorteilhaft zur Kühlung nutzen.
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Durch die massive Anbindung der zur Kühlung der Leiterplatte verwendete Kühlplatte an die ins Gehäuse eingebetteten Metallkörper z.B. über Schrauben oder durch Verstemmung wird die Gefahr verringert, dass sich die Leiterplatte z.B. in ihren Einpresskontakten verschieben oder sogar lösen kann. Durch diese optimierte Aufhängung der Leiterplatte ergibt sich zusätzlich die Möglichkeit, dass Zusatzleiterplatten zur Integration von z.B. Sensorik auf der Hauptplatine angebracht werden können, ohne dass die zusätzliche Masse für die Leiterplatten-Aufhängung kritisch wäre.
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Vorzugsweise können die verwendeten Metallkörper auch als Hülsen ausgebildet sein, so dass der Regler mit der Hydraulik mit entsprechenden durch die Hülsen geführten Schrauben auch mit dem Hydraulikblock an diesen innenliegenden Positionen verbunden sein kann. Die bisherigen, außenliegenden Befestigungshülsen können dann entfallen.
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Weiterhin lässt sich mit der beanspruchten Konstruktion mit Jochringen und ohne zusätzliche Kunststoffarme oder mit federnden Stanzgittern vorteilhafterweise eine besonders einfache Spulenaufhängung ohne Umspritzung oder zusätzliche Befestigungselemente realisieren.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der Figuren.
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Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 die mechanische Konstruktion eines elektronischen Reglers,
- 2 einen Querschnitt eines Steuergerätegehäuses für ein ESP-Bremssystem,
- 3 einen Ausschnitt im Bereich der Ventilblockabdichtung zwischen Gehäuse der ECU und der HCU,
- 4 ein Pumpenantriebseinheit mit integrierter Leistungselektronik,
- 5 eine weitere Darstellung der Pumpenantriebseinheit, welche die insbesondere integrierten elektronischen Bauelemente mit den Leistungstreibern darstellt,
- 6 einen Querschnitt durch einen elektronischen Regler (ECU) mit doppelter Wärmeleitplatte,
- 7 eine vergrößerte Darstellung einer ECU mit Metalldeckel,
- 8 eine Darstellung einer ECU mit zwei auf einen Kühlkörper auflaminierten Leiterplatten,
- 9 eine weitere Darstellung eines ECU-Gehäuses mit Leiterplatte, Wärmeleitplatte und neuer Spulenanbindung,
- 10 eine weitere Darstellung eines ECU-Gehäuses mit alternativer Kühlung im Deckel,
- 11 eine weitere-Darstellung eines ECU-Gehäuses mit Wärmeleitkissen,
- 12 ein Beispiel einer ECU mit verbesserter Wärmekopplung zwischen Wärmeleitplatte und Leiterbahnträgerplatte,
- 13 eine Wärmeleitplatte in Aufsicht,
- 14 die Anbindung des ECU-Deckels an das ECU-Gehäuse,
- 15 ein weiterer Vorschlag für eine verbesserte Wärmekopplung zwischen Wärmeleitplatte und Leiterbahnträgerplatte,
- 16 eine Montagemöglichkeit für eine zusätzliche Leiterplatte,
- 17 eine schematische Darstellung eines Bremsenregelaggregats im Querschnitt mit durchgehenden zylinderförmigen Metallkühlkörpern,
- 18 ein weiteres Beispiel zur Befestigung der Metallkühlkörper ähnlich 17,
- 19 ein weiteres Beispiel in Anlehnung an das Konzept in 17 mit wärmeleitenden Schrauben,
- 20 ein Reglergehäuse nach dem Stand der Technik mit Kühlplatte und
- 21 ein weiteres Reglergehäuse nach dem Stand der Technik mit Federblech.
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1 zeigt eine auf einer HCU 13 aufgesetzte ECU 14. In die ECU ist eine Anordnung aus Leiterplatte 31, mit genau einer Wärmeleitplatte 9 aus Aluminium und einer weiteren Leiterplatte 3 in das Reglergehäuse 14 der ECU eingesetzt. Gehäuse 14 ist gegenüber der HCU im Bereich der Gehäusewand 14' mittels einer umlaufenden Dichtung 1 abgedichtet. Dichtung 1 wird bevorzugt aus Schlauchmaterial gefertigt und in eine Gehäusenut eingesetzt. In der Anordnung aus Leiterplatten 31 und 3 sowie Wärmeleitplatte 9 stellt zylinderförmiger Wärmeleitkörper 4 (im Beispiel ist zur Vereinfachung lediglich ein Wärmeleitkörper dargestellt) nicht nur eine Wärmeleitbrücke dar, sondern es wird gleichzeitig ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Leiterplatten 31 und 3 hergestellt. Wärmeleitkörper 4 besteht bevorzugt aus dem gleichen Material wie die Wärmeleitplatte 9. Dies bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Platte 9 Wärmeleitkörper 4 nicht zu einer übermäßigen mechanischen Beanspruchung bis hin zur Zerstörung der Leiterplattenanordnung führt. Bevorzugt ist Wärmeleitkörper 4 in ein Kunststoffmaterial eingebettet, insbesondere eingespritzt. Zur elektrischen Kontaktierunq der Ventilspulen 12 sind deren Spulendrähte 3 mittels Stempellöten mit Leiterplatte 3 verbunden. Auf der weiteren Leiterplatte 3 können bevorzugt ebenfalls, wie auf Leiterplatte 31 weitere, zusätzliche elektronische Bauelemente angeordnet sein. Die dargestellten Spulen 12 tauchen im dargestellten Beispiel beim Zusammenfügen von ECU und HCU in eine Senkung in der Oberfläche der HCU ein. Hierzu besitzt Spule 12 ein C-förmiges Joch 6, welches in thermischem Kontakt mit HCU 13. Hierdurch lässt sich der erforderliche Bauraum (Bauhöhe) des Steuergerätes merklich reduzieren.
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In 2 wird an Stelle von eines Wärmeleitkörpers aus Aluminium 4 zur Herstellung eines thermischen Kontakts innerhalb der Leiterplattenanordnung aus 1 ein dehnbares, federndes Wärmeleitelement 15, zweckmäßigerweise ähnlich einer Cu-Feder, verwendet.
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In 3 ist eine am Rand der HCU umlaufende Dichtungsnut 58 dargestellt, welche als Ausnehmung in der mit der ECU in Verbindung stehenden Oberfläche der HCU eingearbeitet ist. In Nut 58 greift Klemmschwert 70 des ECU-Deckels ein, welcher durch Auffüllen von Nut 58 mit einem geeigneten Klebe- und/oder Abdichtmittel 49 abgedichtet wird. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, dass diese nicht nur dichtet, sondern auch eine hohe Haltekraft besitzt, so dass keine zusätzliche Befestigung des Deckels mehr erforderlich ist.
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4 und 5 zeigen eine Pumpenantriebseinheit 18 mit Motorgrundplatte 22 aus Kunststoff. In Platte 22 sind Einpresskontakte 16 eingespritzt. Weiterhin ist in diese eine Leiterplatte 26 zur Aufnahme der Elektronik eingelegt. Platte 22 besitzt außerdem nicht dargestellte Kunststoffhalter, z.B. aus PPA, mit denen Bürsten 23 auf Grundplatte 22 befestigt werden. In die Halter können spezielle Kontakte bereits eingeformt sein. Die Elektronik der Pumpenantriebseinheit ist über eine an sich bekannte Durchführung (Bezugszeichen 30 in 6) mit der ECU verbunden, wobei die Durchführung durch die HCU geführt ist. Die Durchführung hat die Form eines länglichen Stabes mit einem männlichen elektrischen Stecker, der beim Zusammenbau in Buchse 25 eingreift, welche mit Platte 22 verbunden ist. In der ECU ist ebenfalls ein Stecker zum Kontakt mit dem länglichen Stab vorgesehen. Auf der dem Ventilblock zugewandten Seite von Leisterplatte 17 befinden sich toleranzausgleichende Wärmeleitelement 21 aus einem weichen, elastischem Material, welche mit den Leistungsbauelementen des Motors in thermischem Kontakt stehen.
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Durch Wärmeleitplatten 21, welche großflächig auf Ventilbllock 13 aufliegen, wird die Wärme der Leistungsbauelemente des Motors direkt nach dem Prinzip eines „heatsink“ zum Metallkörper des Ventilblocks 13 besonders effektiv abgeleitet.
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In 6 ist eine weitere alternative Möglichkeit der Verbindung von Leiterplatte 31 mit Wärmeleitplatten I 9 und II 32 dargestellt, bei der kein direkter thermischer Kontakt zwischen Platten 9 und 32 besteht. An der zweiten Wärmeleitplatte 32 sind Ventilspulen 12 mechanisch ohne die Verwendung von Federblechen befestigt. Wärmeleitplatte 32 ist mit Gehäuse 14 verschraubt. 64 bezeichnet einen Doppeleinpresskontakt, welcher zur elektrischen Verbindung der oberen Leiterplatte 31 mit einer Ventilspule oder zum thermischen Kontakt mit den Wärmeleitplatten 9 und 32 dient. Durch Doppeleinpresskontakte 64 wird dann auch ein thermischer Kontakt zwischen den beiden Wärmeleitplatten herbeigeführt.
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Das in 7 dargestellte ECU-Gehäuse 14 weist einen Deckel 35 aus einem Metall, wie Aluminium auf. Deckel 35 ist mit Gehäuse 14 verklebt. Wärmeleitplatte 9 liegt in diesem Beispiel auf einer im Reglergehäuse 14 eingeformten Auflagefläche 34 auf. Oberhalb dieser Auflagefläche, auf der gegenüberliegenden Seite von Platte 9, liegt Metalldeckel 35 partiell auf Auflagefläche 34' auf, so dass Platte 9 durch Deckel 35 gehalten wird. Durch die Verbindung der Wärmeleitplatte 9 mit Metalldeckel 35 wird eine besonders gute Wärmeableitung zur äußeren Umgebung hergestellt.
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8 zeigt eine Variante einer ECU, bei der die Zusatzplatine 36 auf gegenüberliegendenden zweiten Fläche der Wärmeleitplatte 9 - wie auch Hauptplatine 31 - auflaminiert ist, wobei die Zusatzplatine elektrisch über eine flexible Folie 59 mit Hauptplatine 31 verbunden ist. Folie 59 kann durch Stempellöten mit der oder den Leiterplatten verbunden sein oder diese wird in einem Laminierungsprozess gemeinsam mit der Leiterplatte hergestellt. 31, 9 und 36 bilden eine Platinenbaugruppe, welche durch Metallstifte 60 an Reglergehäuse 14 befestigt wird. Die Befestigung der Platinenbaugruppe an Metallstiften 60 erfolgt durch eine Nietverbindung 61 oder eine Stemmverbindung 62, wobei entsprechende verjüngte Abschnitte der Stifte 60 in geeignet positionierte Ausnehmungen der Baugruppe eingreifen. Zur vereinfachen Herstellung sind Metallstifte 60 in das aus Kunststoff bestehende Reglergehäuse 14 während dessen Herstellung in vorgegebenen Positionen eingespritzt. Werden die verjüngten Abschnitte der Stifte 60 geeignet dimensioniert, ergeben sich auf einer Höhe liegende Auflageflächen 63, welche eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur vertikalen Positionierung der Platinenbaugruppe darstellen.
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In 9 ist Zusatzplatine 36 an Deckel 35 befestigt. Eine elektrische Verbindung zu Hauptplatine 31 erfolgt über flexible Folie 59. Zusatzplatine 36 kann elektronische Baugruppen für Zusatzfunktionen, wie TPMS, DDS oder andere Funktionen bereitstellen. Zur Befestigung der Ventilspulen 12 ist ein Stanzgitter 37 vorgesehen, an welches bei der Herstellung zunächst die Spulenkontakte 65 angeschweißt werden, welche federnd ausgelegt sind. Nach der Spulenbefestigung wird Stanzgitter 37 in das ECU-Gehäuse eingesetzt, wobei dieses über verkrallende Federbleche gehalten wird. Mutter oder Niet 38 verbindet die bestückte Leiterplatte über Bolzen 39 thermisch mit Wärmeleitplatte 9. Bolzen 39 besteht aus Gründen eines möglichst angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus Kupfer oder einer geeigneten Kupfer/Zinn-Legierung. 66 bezeichnet einen Cu-Pin, welcher in Wärmeleitplatte 9 eingepresst ist. Dieser steht mit elektronischem Bauelement 67 in thermischem Kontakt. Durch die vorgeschlagene Spulenkontaktierung und Befestigung mittels einer federnden Aufhängung 67 ergibt sich eine verbesserte Ableitung der in den Spulen entstehenden Wärme. In diesem Zusammenhang ist auch der dargestellte direkte Kontakt des Spulenjochs 68 mit dem Ventilblock vorteilhaft.
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Die in 10 dargestellte ECU umfasst neben Wärmeleitplatte 9 eine weitere Wärmeleitplatte III 40, welche mit Kunststoffdeckel 8 verbunden ist. Wärmeleitplatte 40 ist über Wärmeleitfeder 41 oder über ein Wärmeleitkissen (Bezugszeichen 42 in 11) mit Wärmeleitplatte 9 thermisch leitend verbunden. Auf der den Ventilspulen zugewandten Seite der Wärmeleitplatte 9 sind im Bereich der Spulen Federbleche 45 angeordnet, mit denen die Spulen kontaktiert werden.
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In der ECU gemäß 11 ist Wärmeleitplatte III 40 nach außen in einen Umfangsbereich von Deckel 35 geführt, so dass diese thermisch in direktem Kontakt mit der Umgebungsluft steht. Diese Kühlmaßnahme ist besonders vorteilhaft, da sich die zusätzliche Kühlplatte auf einfache Weise mittels einer Klebeverbindung an Deckel 35 befestigen lässt. Weiterhin besteht eine thermisch leitende Verbindung von der Innenseite von Platte 40 über Wärmeleitkissen 42 zu Leiterplatte 31, zur weiteren Wärmeleitplatte 9 oder direkt zur Oberfläche eines zu kühlenden elektronischen Bauelements 43, zum Beispiel der integrierten Leistungselektronik der ECU. Wärmeleitkissen 42 kann sich plastisch und/oder elastisch verformen.
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In 12 ist eine Wärmeleiterplatte 31 aus A1 mit Wärmeleitplatte 9 durch Cu-Blech 44 verbunden, welches zweckmäßigerweise durch Kleben mit Al-Platte 31 verbunden und in Leiterplatte 9 eingepresst wird. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Ableitung der Wärme von der Leiterplatte zur Wärmeleitplatte. Im Vergleich zu einem alternativ einsetzbaren Cu-Niet ist die Wärmeableitung des dargestellten, in die Leitplatte gepressten Cu-Blechs 44 erhöht.
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In 13 ist gezeigt, wie das besagte Cu-Blech 44 auf einem Teil der Oberfläche von Wärmeleitplatte 9 positioniert ist. Die aufgeklebte Fläche ist so bemessen, dass Sie innerhalb der Federelemente 45 (siehe auch 10) liegt.
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14 stellt einen Verbindungsbereich zwischen Metalldeckel 35 und Gehäusewand 14' dar. Reibschweißkontur 46, welche am Rand des Deckels verläuft, bildet eine stoffschlüssige Verbindung von Deckel 35 mit Gehäusewand 14'. Kontur 46 ist wannenförmig ausgebildet und kann mit Klebstoff 49 oder einem Dichtmaterial gefüllt sein. Steg 48 greift dabei in Kammern 47 stoffschlüssig oder abdichtend ein. Durch die Verwendung von zwei Kammern 47 ergibt nicht nur eine besonders feste Verbindung und Dichtigkeit, sondern es wird zudem eine Möglichkeit geschaffen, das Gehäuse 14 universell sowohl zum Verschließen mit einem Metalldeckel, als auch mit einem Kunststoffdeckel zu verwenden. Dabei hat ein vom Reglergehäuse trennbar gestalteter Deckel den Vorteil, dass der nachträgliche Einbau von Zusatzplatinen für Zusatzfunktionen im Sinne eines modularen Konzepts auf einfache Weise möglich wird (siehe Zusatzplatine am Deckel in 10).
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15 zeigt ähnlich 12 die thermische Anbindung von Leiterplatte 31 an Wärmeleitplatte 9. Im hier dargestellten Beispiel wird eine thermische Kopplung der Platten 31 und 9 durch Cu-Niet 55 hergestellt, wobei Niet 55 stoffschlüssig an Cu-Platte 50 angebunden ist. Die Befestigung an Platte 50 erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer dünnen Klebschicht 69. Cu-Platte 50 ist mit Wärmeleitplatte 9 ebenfalls stoffschlüssig verbunden.
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16 zeigt schematisch eine Möglichkeit zur mechanischen und elektrischen Verbindung einer kleinen Zusatzleiterplatte 51 (Babyboard), welche zusätzliche, ggf. optionale elektronische Bausteine trägt, mit einer Leiterplatte 31 in der ECU. Kontaktstifte 52 sind an einem Ende über einen Einpresskontakt 53 und am anderen Ende über einen SMD-Kontakt 54 an die entsprechende Leitplatte 31 angebunden.
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In 17 ist ein durch Spritzgießen von Kunststoff hergestelltes Reglergehäuse 14 mit Ventilblock 13 verschraubt. Metallkörper 172 sind in Reglergehäuse 14 eingebettet und über Schrauben 171 mit der aus Leiterplatte 26 und Kühlplatte 9 gebildeten Einheit verbunden. Diese liegen im montierten Zustand mit ihren Stirnflächen direkt auf Ventilblock 13 auf. Leiterplatte 26 ist zur Kühlung auf Metallplatte 4 aufgeklebt oder auflaminiert. Die so gebildete Baugruppe wird im Gehäuse 14 durch Auflegen und Befestigen der Metallplatte 9 auf den ventilblockabgewandten Stirnseiten der Metallkörper 172 fixiert. Magnetspulen 12 stützen sich in diesem Beispiel über Elastomerringe 176 elastisch gegen die fixierte Metallplatte 9 ab und werden so mit ihren metallischen Jochen 68 gegen die Oberfläche des Ventilblockes 13 gedrückt. Wand 14' von Reglergehäuse 14 bildet Elektronikraum 177, welcher mittels umlaufender Dichtung 179 zum Ventilblock 13 hin gegen die Umgebung abgedichtet wird. Nach oben wird Raum 177 durch Deckel 8 verschlossen, welcher mittels Reibschweißen an Wand 14' befestigt ist (siehe Bereich 1715). Die Auflageflächen der Metallkörper 172, die auf Ventilblock 13 aufliegen, befinden sich dabei innerhalb des abgedichteten Bereiches. ECU-Gehäuse 14 wird mittels im Reglergehäuse 14 eingebetteten metallischen Hülsen 1711 mit Ventilblock 13 mit nichtgezeichneten Schrauben verbunden. Um eine sichere Auflage der Metallkörper 172 auf dem Ventilblock 13 zu gewährleisten, ist im unbelasteten Zustand ein minimaler Restspalt zwischen der Stirnseite der Hülsen 1711 und der Oberfläche des Ventilblocks 13 vorgesehen, der beim Anziehen der Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) durch elastische Verformung des Gehäuses 14 geschlossen wird.
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Vor der Montage des Reglergehäuses 14 auf Ventilblock 13 werden Magnetspulen 12 durch Elastomerringe 176 mit in Jochbleche 68 eingearbeiteten Anschlagflächen 1720 (siehe Bereich 1717) gegen die wabenförmigen Zwischenwände des nach unten offenen Gehäuses 14 gedrückt und so axial fixiert. Bei der Montage auf Ventilblock 13 werden beim Aufsetzen der Stirnseiten der Joche 68 auf Ventilblock 13 die Anschlagschultern von den Zwischenwänden des Gehäuses 14 abgehoben (siehe Bereich 1716).
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Das in 18 dargestellte Reglergehäuse 14 entspricht weitestgehend dem Reglergehäuse in 18, bis auf die Fixierung der Metallplatte 9. In diesem Beispiel sind die wärmeleitenden Metallkörper 172 über eine Verstemmung 1718 eines dafür vorgesehenen Abschnitts des Metallkörpers 172 mit Metallplatte 9 verbunden. Im Bereich der vorzunehmenden Verstemmung ist in Leiterplatte 26 eine geeignete Ausnehmung 1721 vorgesehen.
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Im Gegensatz zu den Beispielen in 17 und 18 sind in 19 die wärmeleitenden Metallkörper als Hülsen 1714 ausgebildet. Hülsen 1714 lassen sich dabei besonders vorteilhaft über Schrauben 1713 gleichzeitig zur Befestigung des Reglergehäuses 14 auf Ventilblock 13 heranziehen. In diesem Fall werden Leiterplatte 26, Kühlplatte 9 und Reglergehäuse 14 mit Schrauben 1713 an Hydraulikblock 13 fixiert, bevor Deckel 8 auf Gehäuse 14 montiert werden kann. Eine unabhängige Montage von HCU und ECU ist in diesem Fall nicht möglich.
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20 zeigt eine mit der HCU bereits verbundenes Reglergehäuse 14 (ECU) zur Aufnahme der Ventilspulen 12 und der Elektronik gemäß dem Stand der Technik. Leiterplatte 31 ist mit einer zur Kühlung verwendeten Aluminiumplatte 9 durch ein Laminierungsverfahren verbunden. Die Anordnung aus Leiterplatte und Kühlplatte wird über Einpressverbindungen 203 der Steckerkontakte und mittels mehrerer Verklebungen 202 fest fixiert. Eine direkte metallische Verbindung zwischen der als Wärmesenke dienenden Kühlplatte 9 und Ventilblock 13 existiert nicht.
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In einem ebenfalls bereits bekannten Reglergehäuse 14 gemäß 21 ist die Leiterplatte (nicht dargestellt) mit dem Reglergehäuse ebenfalls über Einpresskontakte 203 verbunden. Gehäuse 14 wird mittels Schrauben, die durch Hülsen 2111 gesteckt werden, mit Ventilblock 13 verschraubt. Eine direkte metallische Verbindung zwischen der Aluminiumplatte (nicht dargestellt) und Ventilblock (nicht dargestellt) existiert ebenfalls nicht. Um eine axiale Fixierung der Magnetspulen 2019 zu erreichen, ist zusätzlich ein federndes Blech 2123 mit komplexer Geometrie in das Reglergehäuse 14 eingepresst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilblockabdichtung
- 2
- verschweißter Deckel mit Halterahmen für Aluminium Wärmeleitplatte
- 3
- heißverstemmter oder verlöteter Draht der Ventilspule
- 4
- Aluminium Wärmeleitkörper, welche in die Aluminium-Wärmeleitplatte eingegossen sind
- 5
- zweiseitig bestückbare Bauelementträgerplatte (PCB) zur Befestigung von Spulen und Drucksensoren
- 6
- Ventilspule mit niedrigem Widerstand
- 7
- Spulengehäuse in Form einer Honigwabe ohne Boden
- 8
- Gehäusedeckel
- 9
- Wärmeleitplatte I
- 10
- Einpresskontakte
- 11
- Anschlussstecker für Steuergerät
- 12
- Ventilspule
- 13
- Hydraulikeinheit (HCU, Ventilblock)
- 14
- Elektronisches Steuergerätegehäuse (ECU)
- 14'
- Reglergehäusewand
- 15
- Leiterplattenebenenverbinder
- 16
- eingespritzte Einpresskontakte
- 17
- Leiterbahnträger für Motorsteuerung
- 18
- Pumpenantriebseinheit
- 20
- angespritzte Dichtung
- 21
- toleranzausgleichendes Wärmeleitelement
- 22
- Grundplatte aus Kunststoff
- 23
- Motorbürsten
- 24
- Bürstenkontakt
- 25
- Kontaktstecker (weiblich) für Leitungsdurchführung von ECU zu Pumpenantriebseinheit mit Crimp-Verbindung
- 26
- Leiterplatte (PCB)
- 27
- Motorachse
- 28
- Schweißkontakte
- 29
- Verbindungsdrähte
- 30
- stabförmige Verbindung zum Pumpenantriebseinheit
- 31
- Leiterplatte (PCB)
- 32
- Wärmeleitplatte II
- 34
- Auflagefläche
- 34'
- Auflagefläche
- 35
- Metalldeckel
- 36
- Zusatzplatine
- 37
- Stanzgitter
- 38
- Mutter oder Niet
- 39
- Bolzen
- 40
- Wärmeleitplatte III
- 41
- Wärmeleitfeder
- 42
- Wärmeleitkissen
- 43
- integrierte Leistungselektronik
- 44
- Cu-Blech
- 45
- Federblech
- 46
- Reibschweißkontur
- 47
- Kammern
- 48
- Steg
- 49
- Klebstoff
- 50
- Cu-Platte
- 51
- Zusatzleiterplatte
- 52
- Kontaktelement
- 53
- Einpresskontakt
- 54
- SMD-Kontakt
- 55
- Cu-Niet
- 56
- Fixierungspins
- 57
- Haltesteg
- 58
- Nut
- 59
- flexible Folie
- 60
- Metallstift
- 61
- Nietverbindung
- 62
- Stemmverbindung
- 63
- Auflagefläche
- 64
- Doppeleinpresskontakt
- 65
- Spulenkontakte
- 66
- Cu-Pin
- 67
- federnde Spulenaufhängung
- 68
- Spulenjoch
- 69
- Klebeschicht
- 70
- Klemmschwert
- 171
- Schraube
- 172
- metallische Wärmeleitelemente
- 176
- Elastomerring
- 177
- Elektronikraum
- 179
- Dichtung
- 1711
- Metallhülsen
- 1712
- Auflageflächen
- 1713
- Schraube
- 1714
- Hülse
- 1715
- Verschließbereich des Deckels
- 1716
- Bereich
- 1717
- Bereich
- 1718
- Verstemmung
- 1720
- Anschlagfläche
- 1721
- Ausnehmung
- 202
- Klebeschicht
- 203
- Einpresskontaktverbindungen
- 2019
- Magnetspulen
- 2111
- Hülsen
- 2123
- Blech
