DE19704487A1 - Anordnung zum elektrischen Anschluß zweier Schaltungsteile - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum elektrischen An­ schluß zweier Schaltungsteile mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist bekannt, elektronische Steuergeräte z. B. im Motorraum eines Kraftfahrzeuges zur Steuerung bestimmter Motorfunktio­ nen einzusetzen. Ein derartiges Steuergerät besteht aus ei­ nem Gehäuse in dem eine elektronische Schaltung angeordnet ist, die mit wenigstens einem am Gehäuse festgelegten Stec­ kerteil elektrisch verbunden ist. In Fig. 1 ist ein bekann­ tes Steuergerät dargestellt. Das Gehäuse des Steuergerätes 1 umfaßt ein mit einem Deckelteil 7 verschließbares Bodenteil 8. Das Bodenteil 8 ist an einem Träger 5 im Motorraum befe­ stigt. Ein am Deckelteil 7 festgelegtes Steckerteil 10 ver­ bindet das Steuergerät 1 über einen Kabelbaum 11 mit dem Mo­ tor. Ein weiteres Steckerteil 12 ist mit einem Kabelbaum 13 versehen, der zum Fahrzeuginnenraum führt. Über das zweite Steckerteil 12 können der elektronischen Schaltung des Steu­ ergerätes technische Daten beispielsweise über die Fahrzeug­ geschwindigkeit übermittelt werden. Die elektronische Schal­ tung des Steuergeräts 1 ist auf einem Schaltungsteil 2 ange­ ordnet, das eine Leiterplatte oder ein Hybrid sein kann. Das Schaltungsteil 2 ist am Deckelteil 7 festgelegt und über Bonddrähte mit den Steckerteilen 10 und 12 elektrisch ver­ bunden.

Um eine optimale Funktion des Steuergerätes in Abhängigkeit von den jeweiligen Rahmenbedingungen zu gewährleisten, ist weiterhin bekannt, das in der Steuerschaltung gespeicherte Steuerprogramm an den laufenden Motor anzupassen. Zu diesem Zweck wird ein elektronischer Rechner, beispielsweise ein PC, über eine erweiterte Schnittstelle an die auf dem ersten Schaltungsteil angeordnete Steuerschaltung angeschlossen. Als Schnittstelle ist eine weitere elektronische Schaltung, ein sogenannter Emulator-Tast-Kopf (ETK) vorgesehen, die auf einem zweites Schaltungsteil angeordnet ist. Mit dem PC und dem Emulator-Tast-Kopf können die Parameter des Steuerpro­ gramms des ersten Schaltungsteils an den laufenden Motor an­ gepaßt werden. In Fig. 2 ist eine dem Stand der Technik ent­ sprechende Anordnung zur Durchführung der Parameteranpassung des Steuergerätes gezeigt. Die Schwierigkeit bei der Durch­ führung der Parameteranpassung ist insbesondere darin zu se­ hen, daß das zweite Schaltungsteil 3 über eine Anzahl von etwa hundert Einzelleitungen 16 mit dem ersten, dem Steuer­ gerät zugeordneten Schaltungsteil 2 verbunden werden muß. Da das Gehäuse des Steuergerätes 1 sehr klein und kompakt auf­ gebaut ist, um möglichst platzsparend im Motorraum angeord­ net werden zu können, muß deshalb bei der bekannten Anord­ nung das erste Schaltungsteil 2, wie in Fig. 2 dargestellt, aus dem Steuergerät 1 ausgebaut werden. Das Steuergerätege­ häuse dient dann nur als Steckadapter. An Stelle des Schal­ tungsteils 2 wird eine Leiterplatte 20 in das Gehäuse einge­ setzt, welche die Steckerteile 10, 12 des Steuergerätes über Leiterbahnen mit einem Kabelbaum 15 verbindet. Der Kabelbaum 15 wird aus dem Steuergerät herausgeführt und im Fahrzeugin­ nenraum mit dem ersten Schaltungsteil 2 verbunden, das wie­ derum über eine Vielzahl von Leitungsverbindungen 16 mit dem zweiten Schaltungsteil 3 verbunden wird. Die elektronische Schaltung des zweiten Schaltungsteils 3 ist über einen wei­ teren Kabelbaum 17 mit einem elektronischen Rechner 4 ver­ bunden. Nachteilig ist, daß die ganze Anordnung extrem auf­ wendig zu handhaben ist. Nach einer Antrennung des zweiten Schaltungsteils 3 kann das Steuergerät 1 als Seriengerät nicht weiterbenutzt werden. Dies ist erst nach einem Ausbau der Leiterplatte 20 und einem Wiedereinbau des ersten Schal­ tungsteils 2 in das Steuergerätegehäuse möglich. Aufgrund der großen Anzahl der Verbindungen 16 ist der Aufwand bei der Trennung der elektrischen Verbindungen 16 zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltungsteil bei diesem Stand der Technik als besonders nachteilig anzusehen, zumal die Lei­ tungsverbindungen 16 alle einzeln mit den Anschlüssen auf den Schaltungsteilen 2, 3 verbunden werden müssen. Darüber hinaus ist die gesamte Anordnung sehr anfällig gegenüber Schüttel- und Temperaturwechselbelastungen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit dem Kennzeichen des An­ spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das erste Schal­ tungsteil zur Anpassung des Steuerprogramms nicht aus dem Steuergerätegehäuse ausgebaut werden muß und das zweite Schaltungsteil innerhalb des Steuergerätegehäuses lösbar mit dem ersten Schaltungsteil verbindbar ist. Dadurch kann das zweite Schaltungsteil vorteilhaft mit nur wenigen einfachen Handgriffen in das Steuergerät eingebaut werden und nach der Parameteranpassung des Steuergeräts ebenso einfach wieder aus dem Steuergerät ausgebaut werden. Das Steuergerät bleibt dann weiterhin als Seriengerät einsetzbar. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Schaltungsteilen werden durch auf dem zweiten Schaltungsteil angeordnete federnde Kontakt­ elemente hergestellt, die lösbar mit auf dem ersten Schal­ tungsteil angeordneten Kontaktflächen elektrisch verbindbar sind. Dabei macht die Anordnung der Kontaktflächen auf dem ersten Schaltungsteil nur geringfügige Änderungen im Leiter­ bahnmuster erforderlich. Da die erfindungsgemäße Anordnung eine geringe Bauhöhe aufweist, verkürzen sich vorteilhaft die Signalwege zwischen dem erstem und zweiten Schaltungs­ teil bei gleichzeitiger Zuverlässigkeit der Verbindung ge­ genüber Schüttelbelastungen. Darüber hinaus ist die erfin­ dungsgemäße Anordnung sehr viel kompakter und einfacher zu handhaben als die bisher bekannten Lösungen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale be­ schrieben. Besonders vorteilhaft ist es, das erste und das zweite Schaltungsteil im Steuergerät auf Abstand gegenüber­ liegend anzuordnen und den Abstand durch von dem zweiten Schaltungsteil abstehende, federnde Kontaktelemente zu über­ brücken. Die federnden Kontaktelemente werden beim Einbau des zweiten Schaltungsteils unter Vorspannung gegen die zu­ geordneten Kontaktflächen des ersten Schaltungsteils ange­ drückt, wodurch auf einfache Weise eine große Anzahl wieder lösbarer elektrischer Verbindungen gleichzeitig herstellbar ist.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von federnden Kon­ taktelementen, die ein Drahtknäuel umfassen und in einer auf dem zweiten Schaltungsteil befindlichen Halterung mit Axial­ spiel federnd einspannbar sind. Durch die Verwendung der Drahtknäuel ist auch bei extremen Schüttelbelastungen oder Temperaturwechselbelastungen, wie sie z. B. im Motorraum ei­ nes Kfz auftreten können, eine hohe Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen sichergestellt, da aus der zufäl­ ligen Wickelstruktur der Drähte innerhalb des Drahtknäuels ein quasi resonanzfreies Federelement resultiert.

Vorteilhaft ist es, den Abstand zwischen den einander zuge­ wandten Flächen der beiden Schaltungsteile kleiner als 10 mm auszuführen, da dann eine besonders kompakte Bauform ent­ steht, die auch in sehr kleinen Steuergerätegehäusen einge­ setzt werden kann.

Der Einbau des zweiten Schaltungsteils wird dadurch erleich­ tert, daß das erste Schaltungsteil auf das Deckelteil des Steuergerätegehäuses aufgebracht wird und das zweite Schal­ tungsteil über Abstandshalter an dem ersten Schaltungsteil lösbar befestigt wird. Vorteilhaft dienen die Abstandshalter der mechanischen Befestigung des zweiten Schaltungsteils und gleichzeitig der Justage und Ausrichtung der Kontaktelemente in bezug auf die Kontaktflächen des ersten Schaltungsteils. Das Bodenteil des Steuergerätegehäuses kann einfach an die unterschiedliche Bauhöhe des Steuergerätes mit und ohne zweites Schaltungsteil angepaßt werden. Vorteilhaft ist es, das zweite Schaltungsteil über mit dem ersten Schaltungsteil verschraubbare Abstandshalter an dem ersten Schaltungsteil anzuordnen.

Die Bauhöhe der Anordnung läßt sich durch die Verwendung ei­ ner Hybridschaltung für das zweite Schaltungsteil weiter verkleinern, so daß die Anordnung auch in sehr kleinen Steu­ ergerätegehäusen eingesetzt werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein im Stand der Technik bekanntes Steuergerät,

Fig. 2 eine Anordnung mit einem ersten, einem Steuergerät zugeordneten Schaltungsteil und einem damit verbundenen zweiten Schaltungsteil nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Anordnung mit einem ersten und einem zweiten innerhalb eines Steuergerätes angeordneten Schaltungsteil,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 mit zwei fe­ dernden Kontaktelementen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlußanordnung mit einem Steuergerät 1, dessen Gehäuse aus einem Bodenteil 8 und einem damit verbindbaren Deckel­ teil 7 besteht. Das Gehäuse des Steuergerätes 1 ist im Mo­ torraum eines Kraftfahrzeugs an einem Trägerteil S über nicht gezeigte Schrauben befestigt. Das Deckelteil 7 weist eine ebene Fläche auf, auf der ein erstes Schaltungsteil 2 angeordnet ist. Auf dem Schaltungsteil 2 ist eine elektroni­ sche Steuerschaltung zur Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs angeordnet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zweite Schaltungsteil 2 eine Hybridschaltung, die auf das Deckelteil 7 aufgeklebt ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Schaltungsteil 2 über Bonddrähte mit einem ersten Stec­ kerteil 10 elektrisch verbunden, das über einen Kabelbaum 11 an den Motor angeschlossen ist. Außerdem ist ein mit dem Schaltungsteil 2 verbundenes zweites Steckerteil 12 vorgese­ hen, das über einen Kabelbaum 13 mit dem Fahrzeuginneren verbunden ist. Über das Steckerteil 12 werden der Steuer­ schaltung die zur Motorsteuerung benötigten technischen Da­ ten, wie z. B. Daten über die Fahrzeuggeschwindigkeit, über­ mittelt. Das Schaltungsteil 2 weist an einem Rand ein Raster von Kontaktflächen 31 auf, die mit Leiterbahnen des Schal­ tungsteils verbunden sind und als Kontaktvorrichtung für den elektrischen Anschluß eines zweiten Schaltungsteils dienen sind.

Um das in der elektronischen Schaltung des Schaltungsteils 2 enthaltene Steuerprogramm optimal an den im Betrieb befind­ lichen Motor anzupassen, wird folgendermaßen verfahren. Das Steuergerät wird vom Träger 5 abgelöst und das Deckelteil 7 wird vom Bodenteil 8 entfernt. Anschließend wird ein zweites Schaltungsteil 3, ein sogenannter Emulator-Tast-Kopf, in das Steuergerät 1 eingebaut. Die elektronische Schaltung des zweiten Schaltungsteil 3 bildet eine Schnittstelle zu einem elektronischen Rechner (PC) im Fahrzeuginnenraum und ist über einen Kabelbaum 17 mit dem Rechner 4 verbunden ist. Über den PC 4 und den daran angeschlossenen Emulator-Tast- Kopf 3 können die Parameter der Steuerschaltung des ersten Schaltungsteils 2 vom Fahrzeuginnenraum aus an den laufenden Motor angepaßt werden. Hierzu müssen etwa hundert einzelne Kontakte zwischen den Leiterbahnen des zweiten Schaltungs­ teils 3 und den Kontaktflächen 31 des ersten Schaltungsteils 2 hergestellt werden. Auf dem zweiten Schaltungsteil 3 sind zu diesem Zweck federnde Kontaktelemente 30 vorgesehen, die in einem zu den Kontaktflächen 31 korrespondierenden Raster angeordnet sind. Die Kontaktelemente 30 weisen jeweils ein Drahtknäuel auf, das in einer Halterung 32 mit Axialspiel federnd einspannbar ist. Als Halterung 32 kann z. B. ein qua­ derförmiger Kunststoffträger vorgesehen sein, der an einer Seite des zweiten Schaltungsteils 3 senkrecht von diesem ab­ steht. Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem möglichen Ausführungsbeispiel des Kunststoffträgers 32 mit zwei darge­ stellten Kontaktelementen. In dem Kunststoffträger 32 sind Bohrungen eingebracht, die von der dem Schaltungsteil 3 zu­ gewandten Seite bis zu der von dem Schaltungsteil 3 abge­ wandten Seite durch den Träger 32 durchgeführt sind und in denen jeweils ein Drahtknäuel 30 mit Axialspiel federnd ein­ spannbar angeordnet ist. Jedes Drahtknäuel 30 ist an der dem Schaltungsteil 3 zugewandten Seite mit einer Leiterbahn 33 verbunden und an der dem Schaltungsteil 2 zugewandten Seite mit einem Kontaktstößel 34 versehen. Beim Einbau des zweiten Schaltungsteils 3 in das Steuergerät 1 werden die Kontakt­ flächen 31 des ersten Schaltungsteils 2 gegen die in den Bohrungen beweglichen Kontaktstößel 34 gedrückt. Dadurch werden die Drahtknäuel 33 in den Bohrungen des Trägers 32 zwischen den Leiterbahnen 33 und den Stößeln 34 federnd ein­ gespannt. Durch die zufällige Wicklung des Drahtes in den Knäuel 30 wird erreicht, daß die Kontaktstößel 34 unabhängig von in einer bestimmten Richtung wirkenden Schüttel- oder Temperaturbelastungen einen gleichmäßigen Druck auf die Kon­ taktflächen 31 ausüben. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird das zweite Schaltungsteil 3 parallel zu dem ersten Schaltungs­ teil 2 und diesem auf Abstand gegenüberliegend in das Steu­ ergerät 1 eingebaut. Der Abstand wird durch an dem zweiten Schaltungsteil befestigte bolzenartige Abstandshalter 35 und den Kunststoffträger 32 überbrückt. Die Abstandshalter 35 stehen senkrecht von dem zweiten Schaltungsteil ab und die­ nen zur mechanischen Befestigung des zweiten Schaltungsteils 3 und gleichzeitig zur Führung und Ausrichtung der Kontakte­ lemente 30, so daß beim Zusammenbau die Stößel 34 der Kon­ taktelemente 30 die einzelnen Kontaktflächen 31, wie in Fig. 4 dargestellt, mittig kontaktieren. Die von dem zweiten Schaltungsteil 3 abweisenden Enden der vier vorgesehenen Ab­ standshalter 35 sind mit dem ersten Schaltungsteil 2 ver­ schraubbar. Die elektrischen Leitungsverbindungen 17 des zweiten Schaltungsteils 3 zum PC 4 werden durch eine ver­ schließbare Öffnung aus dem Deckelteil 7 des Steuergerätes herausgeführt und in die Fahrzeugkabine geleitet. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung ermöglicht eine äußerst geringe Bauhöhe, die auch in kleinen Steuergerätegehäusen einsetzbar ist. Der Abstand der einander zugewandten Flächen von erstem und zweiten Schaltungsteil beträgt in dem hier gezeigten Beispiel nur 8 mm. Falls erforderlich kann bei eingebautem zweiten Schaltungsteil 3 das Deckelteil 7 auf ein anderes Bodenteil 8 aufgesetzt werden, um das Gehäuse an die Gesamt­ bauhöhe der sich auf Abstand gegenüberliegenden Schaltungs­ teile anzupassen.

Claims (7)

1. Anordnung zum elektrischen Anschluß eines ersten, einem elektronischen Steuergerät (1) zugeordneten Schaltungsteils (2) an ein mit einem elektronischen Rechner (4) außerhalb des Steuergerätes (1) verbundenes zweites Schaltungsteil (3), wobei das Steuergerät (1) ein Gehäuse (7, 8) mit wenig­ stens einem Steckerteil (10) zum Anschluß an externe Geräte umfaßt und das wenigstens eine Steckerteil (10) mit der elektronischen Schaltung des ersten Schaltungsteils (2) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltungsteil (2) und das zweite Schaltungsteil (3) innerhalb des Steuergerätegehäuses (7, 8) angeordnet sind, wobei das erste Schaltungsteil (2) eine Anzahl von Kontakt­ flächen (31) aufweist und auf dem zweiten Schaltungsteil (3) eine entsprechende Anzahl von lösbar mit den Kontaktflächen (31) des ersten Schaltungsteils (2) elektrisch verbindbaren federnden Kontaktelementen (30) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltungsteil (2) und das zweite Schaltungsteil (3) im Steuergerätegehäuse (7, 8) auf Abstand gegenüberlie­ gend angeordnet sind, wobei der Abstand durch von dem zwei­ ten Schaltungsteil (3) abstehende, federnde Kontaktelemente (30) überbrückt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Kontaktelemente (30) jeweils ein Drahtknäuel aufweisen, das in einer auf dem zweiten Schaltungsteil be­ findlichen Halterung (32) mit Axialspiel federnd einspannbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen des ersten Schaltungsteils (2) und des zweiten Schaltungsteils (3) kleiner als 10 mm ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuergerätegehäuse aus einem mit ei­ nem Deckelteil (7) verschließbaren Bodenteil (8) besteht und daß das erste Schaltungsteil (2) unmittelbar an dem Deckel­ teil (7) befestigt ist und das zweite Schaltungsteil (3) über Abstandshalter (35) lösbar an dem ersten Schaltungsteil (2) befestigt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (35) mit dem ersten Schaltungsteil (2) verschraubbar sind.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltungsteil (3) eine Hy­ bridschaltung umfaßt.