DE3712235A1 - Steuergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, bestehend aus einem ersten einseitig offenen Gehäuseteil, das durch ein zweites Gehäuseteil abgeschlossen ist, mit einem Steckerteil, das durch eine Ausnehmung des zweiten Gehäuseteils nach außen ragt und das mit einer oder mehreren Leiterplatten im Inneren des Gehäuses elektrisch leitend verbunden ist und mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen, die einerseits mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind und die andererseits mit Kühlkörpern im Inneren des Gehäuses wärmeleitend verbunden sind.

Ein derartiges Steuergerät ist aus dem DE GM 83 18 781 vorbekannt. Dort sind der Kühlkörper und das zweite Gehäuseteil gemeinsam einstückig ausgebildet, um unter anderem eine gute Ableitung der Verlustwärme der elektrischen oder elektronischen Bauteile aus dem Gehäuse an die Umgebung zu gewährleisten.

Das vorbekannte Steuergerät hat jedoch Nachteile. Durch die einstückige Ausbildung von Kühlkörper und zweitem Gehäuseteil ist es bei der Fertigung des Steuergeräts notwendig, die Bauteile nach dem Festlöten auf der Leiterplatte z. B. im Schwallbad in einem zusätzlichen Arbeitsgang mit dem Kühlkörper zu verbinden. Dies kann zu einer Verlängerung des Fertigungsablaufs und zu erhöhten Fertigungskosten führen.

Weiterhin ist es bei einem vorbekannten Steuergerät häufig nicht möglich z. B. im Rahmen einer Fertigungskontrolle der Bauteile einen sogenannten In-Circuit-Test, das heißt, einen Test des Steuergeräts unter tatsächlichen Betriebs- und Lastbedingungen durchzuführen, weil ein In-Circuit-Test nur ohne Kühlkörper, das heißt, ohne ausreichende Kühlung der Bauteile erfolgen kann. Der In-Circuit-Test kann nur ohne Kühlkörper erfolgen, weil das gemeinsam einstückig ausgebildete zweite Gehäuseteil über die Leiterplatte hinausragt.

Bei einem vorbekannten Steuergerät ist ebenfalls von Nachteil, daß das Gehäuse nur für ein Steuergerätetyp mit einer vorgegebenen Anzahl von zu kühlenden Bauelementen bzw. mit einer vorgegebenen Menge abzuführender Verlustleistung verwendet werden kann. Soll das Gehäuse für ein anderes Steuergerät mit z. B. einer anderen Anzahl von Bauteilen verwendet werden, so ist eine Neukonstruktion des zweiten Gehäuseteils gemeinsam mit dem einstöckig ausgebildeten Kühlkörper erforderlich.

Die Erfindung hat die Aufgabe ein Steuergerät zu schaffen, das bei guter Ableitung von Verlustwärme an die Umgebung einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine schnelle und vollständige Kontrolle des Steuergeräts auf Funktionsfähigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kühlkörper und das zweite Gehäuseteil getrennt voneinander ausgebildet sind und das eine Verbindung zwischen dem Kühlkörper und dem zweiten Gehäuseteil vorgesehen ist.

Durch die getrennte Ausbildung von Kühlkörper und zweitem Gehäuseteil ist es anders als beim vorbekannten möglich, den Kühlkörper gemeinsam mit den Bauteilen zu montieren. Nach der Montage von Kühlkörpern und Bauteilen auf der Leiterplatte kann die Leiterplatte gemeinsam mit den Kühlkörpern und den Bauteilen durch ein Lötschwallbad geschickt werden.

Nach dem Verlöten der elektrischen oder elektronischen Bauteile ist es beim erfindungsgemäßen Steuergerät möglich, einen vollständigen In-Circuit-Test des Steuergerätes durchzuführen, weil keine Teile über die Leiterplatte hinausragen. Nach dem In-Circuit-Test kann dann der Kühlkörper mit dem zweiten Gehäuseteil durch die erfindungsgemäße Verbindung zusammengefügt werden und die Einheit, bestehend aus Kühlkörper, Leiterplatte, Steckerteil und Bauteilen, kann in das erste Gehäuseteil eingeschoben werden.

Das erfindungsgemäße Steuergerät hat gegenüber dem vorbekannten den Vorteil, daß keine getrennte Montage von Kühlkörpern und Bauteilen und damit kein zusätzlicher Arbeitsgang zum wärmeleitenden Verbinden der Bauteilen mit dem Kühlkörper erforderlich ist. Dies verkürzt den Fertigungsablauf und senkt die Fertigungskosten.

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Steuergerät ein vollständiger In-Circuit-Test der Bauteile möglich ist, kann das Steuergerät z. B. in einer Endkontrolle im vollem Umfang auf seine Funktion geprüft werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der gefertigten Steuergeräte.

Durch einfachen Austausch der verwendeten Kühlkörper ist es möglich, das erfindungsgemäße Steuergerät an unterschiedliche Zahlen von Bauteilen und/oder die unterschiedliche Verlustwärmeerzeugung von Bauteilen anzupassen, so daß für den Aufbau eines anderen Steuergerätes keine Gehäuseteile geändert werden müssen.

Die getrennt von dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Kühlkörper sind einfach und kostengünstig an verschiedene Bauteilformen und Montagelagen anpaßbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist besonders vorteilhaft eine zweite Verbindung zwischen dem Kühlkörper und dem Steckerteil vorzusehen, weil dadurch das Steckerteil in seiner Lage zum Kühlkörper fixiert und die bei der Montage zulässigen Lagetoleranzen besser beherrschbar sind.

Es ist ebenso besonders vorteilhaft, eine dritte Verbindung zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte vorzusehen, um auch die Leiterplatte in ihrer Lage zu fixieren. Dadurch können Probleme bei Montage des Steuergerätes, insbesondere beim Einschieben der Leiterplatte in das erste Gehäuseteil durch Handhabungsautomaten vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgendem näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät mit teilweise entferntem ersten Gehäuseteil in der Draufsicht,

Fig. 2 das gleiche Steuergerät in einer Stirnansicht und

Fig. 3 das gleiche Steuergerät mit abgenommenem ersten Gehäuseteil in einer Seitenansicht.

In der Fig. 1 ist ein erstes Gehäuseteil (1) mit einem zweiten Gehäuseteil (2) durch eine in den Fig. 2 und 3 dargestellte Schraubverbindung (13) verbunden. Durch eine Ausnehmung des zweiten Gehäuseteils (2) ragt ein Steckerteil (3) aus dem Inneren des Gehäuses, das durch das erste Gehäuseteil (1) und das zweite Gehäuseteil (2) gebildet wird, nach außen.

Die in der Fig. 1 im Inneren des Gehäuses befindlichen Anschlußlaschen des Steckerteils (3) sind leitend mit einer in den Fig. 1 und 3 dargestellten Leiterplatte (4) verbunden. Statt einer Leiterplatte (4) können auch, wie in der Fig. 3 dargestellt, mehrere Leiterplatten (4) im Inneren des Gehäuses angeordnet werden.

Mit der Leiterplatte (4) sind im Inneren des Gehäuses elektrische oder elektronische Bauteile (5) leitend verbunden. Als Bauteile kommen Widerstände, Kondensatoren und Spulen in Frage. In der Fig. 1 sind als Bauteile Transistoren in sogenannten TO 220 Gehäusen dargestellt.

Die elektronischen Bauteile (5) sind in bekannter Art und Weise z. B. über Klipse oder durch Schrauben oder Nieten mit Kühlkörpern (6) und (7) wärmeleitend verbunden. Die Kühlkörper (6, 7) dienen zur Aufnahme der in den elektronischen Bauteilen (5) sich bildenden Verlustwärme beim Betrieb des Steuergerätes.

Zur Ableitung der aufgenommenen Verlustwärme an das zweite Gehäuseteil (2) des Steuergeräts sind die Kühlkörper (6, 7) durch lösbare Schraubverbindungen (8) mit dem zweiten Gehäuseteil (2) wärmeleitend verbunden. Über Kühlrippen des zweiten Gehäuseteils (2) kann die vom zweiten Gehäuseteil (2) aufgenommene Verlustwärme an die Umgebung des erfindungsgemäßen Steuergeräts abgeführt werden.

Zur Fixierung des Steckerteils (3) an den Kühlkörpern (6, 7) und zur Vereinfachung der Montage der Kühlkörper (6, 7) gemeinsam mit dem Steckerteil (3) auf der Leiterplatte (4) ist eine zweite Verbindung (9) zwischen dem Steckerteil (3) und den Kühlkörpern (6, 7) vorgesehen. Diese zweite Verbindung (9) ist schwer lösbar gestaltet und besteht aus zwei Zapfen, die gemeinsam einstöckig mit dem Steckerteil (3) aus dem Kunststoff gespritzt sind und umlaufend eine Riffelung aufweisen. Diese Zapfen sind in entsprechende Bohrungen der Kühlkörper (6, 7) einpreßbar.

Zur Befestigung der Einheit bestehend aus den Kühlkörpern (6, 7) gemeinsam mit dem Steckerteil (3) an der Leiterplatte (4) ist eine dritte Verbindung (10) vorgesehen, die als Vernietung oder Verschraubung der Leiterplatte (4) mit den Kühlkörpern (6, 7) ausgebildet sein kann.

Zur Abdichtung des Steuergerätes gegen Staub, Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse, die insbesondere bei der Verwendung im Kraftfahrzeug zu befürchten sind und die Funktion des Steuergerätes beeinflussen können, ist weiterhin zwischen dem zweiten Gehäuseteil (2) und dem Steckerteil (3) eine in der Nähe der Ausnehmung des zweiten Gehäuseteils (2) umlaufende O-Ring-Dichtung (11) angeordnet. Auch zwischen dem ersten Gehäuseteil (1) und dem zweiten Gehäuseteil (2) kann aus dem gleichen Grund eine Dichtung, insbesondere auch eine O-Ring-Dichtung angeordnet werden.

Neben Ausnehmungen für nach außen ragende Steckerteile (3) sind z. B. auch Ausnehmungen für andere durch das zweite Gehäuseteil (2) durchdringende Teile denkbar. In der Fig. 1 ist z. B. ein Druckanschlußrohr (12) dargestellt, das durch eine entsprechende weitere Ausnehmung im zweiten Gehäuseteil (2) hindurchragt und mit einer weiteren O-Ring-Dichtung versehen ist. Dieses Druckanschlußrohr (12) wird durch den zweiten Kühlkörper (7) in seiner Lage fixiert, indem es mit einem Bund gegen die O-Ring-Dichtung gepreßt wird. Derartige Druckanschlußrohre sind z. B. dann erforderlich, wenn das Steuergerät eine Elektronik zur Steuerung von Zündung oder Benzineinspritzung eines Kraftfahrzeuges aufweist. Derartige Steuergeräte weisen häufig Druckanschlüsse zur Messung des Saugrohrunterdrucks in den Ansaugleitungen der Brennkraftmaschine auf.

Die Montage des erfindungsgemäßen Steuergeräts nach den Fig. 1 bis 3 geschieht folgendermaßen:

Zuerst wird die Leiterplatte (4) mit den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (5), insbesondere automatisch, bestückt. Dann werden die Kühlkörper (6, 7) mit der Steckereinheit (3) durch die zweiten Verbindungen (9) zu einer Einheit zusammengefügt, die derart auf die Leiterplatte (4) aufgesetzt wird, daß die Anschlußlaschen des Steckerteils (3) durch entsprechende Bohrungen der Leiterplatte (4) hindurchragen. Als nächstes wird die Leiterplatte (4) durch die dritten Verbindungen (10) mit den Kühlkörpern (6, 7) verbunden, so daß sich eine Einheit bestehend aus der Leiterplatte (4), den Bauteilen (5), den Kühlkörpern (6, 7) und dem Steckerteil (3) ergibt.

Als nächstes werden die elektrischen Anschlüsse der Bauteile (5) und die Anschlußlaschen des Steckerteils (3), insbesondere in einem Lötschwallbad, mit den Leiterbahnen der Leiterplatte (4) verlötet. Damit ist das erfindungsgemäße Steuergerät soweit aufgebaut, daß es seine elektrische Funktion erfüllen müßte. Die elektrische Funktionsfähigkeit ist dann auf einem handelsüblichen In-Circuit-Tester prüfbar, indem die Einheit mit der den Kühlkörpern (6, 7) abgewandten Leiterbahnseite auf die Kontaktmatte des In-Circuit-Testers aufgelegt wird.

Tritt beim In-Circuit-Test ein Fehler auf, so kann die Einheit an Reparaturarbeitsplätzen auf den Fehler hin untersucht und gegebenenfalls der Fehler beseitigt werden.

Tritt beim In-Circuit-Test bzw. beim Test der Funktionsfähigkeit der Einheit kein Fehler auf, so wird als nächstes die O-Ring-Dichtung (11) in die entsprechende Nut des Steckerteils (3) eingelegt, das Druckanschlußrohr durch die entsprechende Bohrung im zweiten Kühlkörper (7) hindurchgesteckt und die entsprechende O-Ring-Dichtung über das Druckanschlußrohr (12) drübergestülpt.

Als nächstes wird das zweite Gehäuseteil (2) derart auf die Stirnseite der Einheit aufgesetzt, daß das Steckerteil (3) und das Druckanschlußrohr (12) durch die entsprechenden Ausnehmungen am zweiten Steckerteil (2) hindurchragen. Dann wird das zweite Gehäuseteil (2) mit den Kühlkörpern (6, 7) durch die lösbaren Schraubverbindungen (8) verbunden.

Die nunmehr enstandene Einheit, bestehend aus der Leiterplatte (4), den elektronischen Bauteilen (5), den Kühlkörpern (6, 7), dem Steckerteil (3), dem Druckanschlußrohr (12), den O-Ring-Dichtungen und dem zweiten Gehäuseteil (2) ist dann als ganzes in das erste Gehäuseteil einschiebbar und durch die Schraubverbindung (13) zwischen dem ersten Gehäuseteil (1) und dem zweiten Gehäuseteil (2) zu befestigen. Damit ist das erfindungsgemäße Steuergerät fertiggestellt.

Die Ausbildung der ersten Verbindung (8) als lösbare Schraubverbindung hat insbesondere den Vorteil, daß auch beim Auftreten eines Fehlers am Steuergerät während der Funktion des Steuergerätes im Kraftfahrzeug das zweite Gehäuseteil (2) derart wieder entfernt werden kann, daß die übrige Einheit, bestehend aus der Leiterplatte (4) den elektrischen oder den elektronischen Bauteilen (5), den Kühlkörpern (6, 7), dem Steckerteil (3) und dem Druckanschluß (12), z. B. durch einen In-Circuit-Test, wieder auf seine Funktion bzw. auf seinen Fehler hin untersucht werden kann. Wäre wie beim vorbekannten das zweite Gehäuseteil (2) gemeinsam mit den Kühlkörpern (6, 7) einstückig ausgebildet, so wäre ein In-Circuit-Test mit herkömmlichen Testgeräten häufig nicht möglich, weil das zweite Gehäuseteil (2) über die Leiterbahnseite der Leiterplatte (4) soweit hinaussteht, daß ein Kontakt der Lötpunkte mit der Kontaktfläche des In-Circuit-Testers nicht möglich ist. Aus der erfindungsgemäßen Ausbildung von Kühlkörper (6, 7) und zweitem Gehäuseteil (2) gemeinsam mit einer entsprechenden Verbindung (8) zwischen den Kühlkörpern (6, 7) und dem zweiten Gehäuseteil (2) ergeben sich also große fertigungstechnische- und damit Kostenvorteile.

Claims (9)

1. Steuergerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, bestehend aus einem ersten, einseitig offenen Gehäuseteil, das durch ein zweites Gehäuseteil abgeschlossen ist, mit einem Steckerteil, das durch eine Ausnehmung des zweiten Gehäuseteils nach außen ragt und das mit einer oder mehreren Leiterplatten im Inneren des Gehäuses elektrisch leitend verbunden ist, mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen, die einerseits mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind und die andererseits mit Kühlkörpern im Inneren des Gehäuses wärmeleitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6, 7) und das zweite Gehäuseteil (2) getrennt voneinander ausgebildet sind und daß eine erste Verbindung (8) zwischen dem Kühlkörper (6, 7) und dem zweiten Gehäuseteil (2) vorgesehen ist.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verbindung (9) zwischen dem Kühlkörper (6, 7) und dem Steckerteil (3) vorgesehen ist.

3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Verbindung (10) zwischen dem Kühlkörper (6, 7) und der Leiterplatte (4) vorgesehen ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung (8) lösbar ist.

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verbindung (8) eine Schraubverbindung ist.

6. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindung (9) eine Klemmverbindung ist.

7. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Verbindung (10) eine Schraubverbindung oder eine Vernietung ist.

8. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) und das zweite Gehäuseteil (2) durch eine Verschraubung (13) miteinander verbunden sind.

9. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Gehäuseteil (1) und dem zweiten Gehäuseteil (2) und/oder dem Steckerteil (3) und dem zweiten Gehäuseteil (2) eine Dichtung (11), insbesondere eine O-Ring-Dichtung angeordnet ist.