DE4107620A1

DE4107620A1 - ELECTRICAL DEVICE, ESPECIALLY SWITCHING OR CONTROL UNIT FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE4107620A1
Application number: DE19914107620
Authority: DE
Inventors: Reinhard Fassel; Georg Haubner; Hartmut Zoebl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-03-09
Filing date: 1991-03-09
Publication date: 1992-09-10
Also published as: WO1992016089A1

Abstract

The electrical device disclosed has a flexible circuit board carrying an electronic circuit. This circuit board is fixed at one end (37) to a part (16) of the housing. The circuit board is rolled up in a spiral inside the housing, its edges fitting in spiral grooves (25, 26) in the housing. Power components (40) are located on the zone (37) of the circuit board fixed to the end wall (16) of the housing, the end wall thus acting as a cooling element.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Gerät, insbesondere einem Schalt- oder Steuergerät für Kraftfahrzeuge, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige elektrische Geräte sind in einer großen Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere bei Ein satz in der Kraftfahrzeugelektrik sind diese unterschiedlichen Um welteinflüssen ausgesetzt, wie z. B. Feuchtigkeit, eindringendem Salz, Vibrationen u.v.m., gegen die sie beständig sein sollen. Gleichzeitig muß der Raumbedarf solcher Geräte möglichst gering sein, da oftmals nur ein beschränkter Einbauraum zur Verfügung steht. Dabei wird zusätzlich ein möglichst einfacher und kostengün stiger Aufbau angestrebt. Dennoch muß das elektrische Gerät eine teilweise sehr umfangreiche und komplexe elektronische Schaltung aufnehmen, die vor allem auch hinsichtlich der mechanischen Bela stungen (Rüttelfestigkeit) den Anforderungen genügt, die durch den Einsatz in einem Kraftfahrzeug (z. B. bei Einbau im Motorraum) auf treten.The invention relates to an electrical device, in particular a switching or control device for motor vehicles, according to the genus of the main claim. Such electrical devices are in one large variety of embodiments known. Especially with on in automotive electronics, these are different order exposed to world influences, such as B. moisture, penetrating Salt, vibrations and much more, against which they should be resistant. At the same time, the space requirement of such devices must be as small as possible because there is often only a limited installation space available stands. It also becomes as simple and inexpensive as possible striving for construction. Nevertheless, the electrical device must sometimes very extensive and complex electronic circuit record, especially with regard to the mechanical Bela (vibration resistance) meets the requirements set by the Use in a motor vehicle (e.g. when installed in the engine compartment) to step.

Advantages of the invention

Das elektrische Gerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein besonders raumspa render Aufbau gegeben ist, da die Leiterplatte, die eine elektro nische Schaltung trägt, flexibel ausgebildet und in aufgerollter Form in einem Gehäuse angeordnet ist. Die dadurch entstehende Wöl bung der Leiterplatte verleiht dieser - trotz der flexiblen Aus führung - eine relativ hohe Stabilität. Das erfindungsgemäße elek trische Gerät zeichnet sich durch einen einfachen, kompakten Aufbau aus, kann aber dennoch komplexe, aufwendige Schaltungen aufweisen, die beispielsweise auf einer Leiterplatte untergebracht sind, die eine sehr große Grundfläche aufweist. Die Abmessungen der Leiter platte, insbesondere die Längserstreckung, können ein Vielfaches der Länge des Gehäuses betragen.The electrical device with the characteristic features of the head claim has the advantage that a particularly space-saving render structure is given because the circuit board, which is an electro African circuit carries, flexibly trained and rolled up Form is arranged in a housing. The resulting cloud Practice of the circuit board gives it - despite the flexible Aus leadership - relatively high stability. The elek invention trical device is characterized by a simple, compact structure off, but can nevertheless have complex, complex circuits, which are housed on a printed circuit board, for example has a very large footprint. The dimensions of the ladder plate, in particular the longitudinal extent, can be a multiple of the Length of the housing.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in Fig. 1 einen Querschnitt durch ein elektrisches Gerät in verein fachter Darstellung und in Fig. 2 einen Schnitt längs II-II nach Fig. 1.An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description and drawing. The latter shows in Fig. 1 a cross section through an electrical device in simplified representation and in Fig. 2 shows a section along II-II of FIG. 1st

Description of the embodiment

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte elektrische Gerät weist im wesentlichen ein Gehäuse 10, eine Leiterplatte 11, die eine elektronische Schaltung trägt, und eine Steckerleiste 12 auf. The electrical device shown in FIGS. 1 and 2 essentially has a housing 10 , a printed circuit board 11 which carries an electronic circuit, and a plug connector 12 .

Das Gehäuse 10 besteht aus einem Gehäusegrundkörper 14, einer Seitenwand 15 und einer Stirnwand 16. Der Gehäusegrundkörper 14 setzt sich zusammen aus einem Bodenteil 17, einer Seitenwand 18 sowie einer Rückwand 19 und einem Deckel 20, und ist als einheit liches, zusammenhängendes Bauteil aus Kunststoff gefertigt. Der Übergang 21 zwischen Rückwand 19 und Deckel 20 ist abgerundet, der Radius entspricht etwa dem halben Abstand zwischen Deckel 20 und Bodenteil 17. Im Bereich der Rückwand 19 ist das Bodenteil 17 ver längert, so daß ein Befestigungsabschnitt 22 ausgebildet ist, der eine Bohrung 23 aufweist, die zur Befestigung des Gehäuses am Ein bauort dient. Die als Einzelteil ebenfalls aus Kunststoff gefertigte Seitenwand 15 ist mit dem Gehäusegrundkörper 14 so verbunden, z. B. geklebt oder ultraschallgeschweißt, daß sie dessen Seitenwand 18 etwa parallel gegenüberliegt.The housing 10 consists of a housing base body 14 , a side wall 15 and an end wall 16 . The housing base body 14 is composed of a bottom part 17 , a side wall 18 and a rear wall 19 and a cover 20 , and is made as a unitary, coherent component made of plastic. The transition 21 between rear wall 19 and cover 20 is rounded, the radius corresponds approximately to half the distance between cover 20 and base part 17 . In the area of the rear wall 19 , the bottom part 17 is extended, so that a fastening section 22 is formed which has a bore 23 which serves for fastening the housing to a construction site. The side wall 15 also made of plastic as an individual part is connected to the housing base body 14 , for. B. glued or ultrasonically welded that it is opposite its side wall 18 approximately parallel.

Beide Seitenwände 15, 18 sind an ihren gegenüberliegenden Flächen mit jeweils einer spiralförmigen Nut 25, 26 versehen, die jeweils von einer keilförmigen Nut 27, 28 ausgehen, von denen nur die in der Seitenwand 18 ausgebildete Nut 27 dargestellt ist. Diese keilför migen Nuten 27, 28 sind an der inneren Fläche der Seitenwände aus gebildet und zwar in deren oberen Bereich, an der der Rückwand 19 abgewandten Seite.Both side walls 15 , 18 are provided on their opposite surfaces each with a spiral groove 25 , 26 , each starting from a wedge-shaped groove 27 , 28 , of which only the groove 27 formed in the side wall 18 is shown. These keilför shaped grooves 27 , 28 are formed on the inner surface of the side walls and in the upper region, on the side facing away from the rear wall 19 .

Die offene Seite des Gehäuses ist durch die Stirnwand 16 ver schlossen. Diese weist eine Öffnung 29 auf, in die die Steckerleiste 12 eingesetzt ist. Die Stirnwand ist auf der Innenseite mit Rast zungen 30 versehen, die mit entsprechend ausgebildeten Rastnasen 31 im Gehäusegrundkörper zusammenwirken. Durch die Rastnasen 31 und Rastzungen 30 werden der Gehäusegrundkörper 14 und die Seitenwand 15 fest, aber lösbar, mit der Stirnwand 16 verbunden. Zur Befestigung des Gehäuses am Einbauort weist die Stirnwand 16 im Bereich des Bodenteils 17 einen etwa parallel zu diesem verlaufenden, nach außen weisenden Befestigungsabschnitt 33 auf, der mit Bohrungen 34 versehen ist. The open side of the housing is closed by the end wall 16 ver. This has an opening 29 into which the plug connector 12 is inserted. The end wall is provided on the inside with latching tongues 30 , which cooperate with appropriately trained latching lugs 31 in the basic housing body. By means of the latching lugs 31 and latching tongues 30 , the basic housing body 14 and the side wall 15 are connected to the end wall 16 firmly but releasably. To fasten the housing at the installation location, the end wall 16 has in the region of the base part 17 an approximately parallel to this, outwardly pointing fastening section 33 , which is provided with holes 34 .

Im Gehäuseinneren ist die flexible Leiterplatte 11 angeordnet, die eine elektronische Schaltung trägt, von der nur einige diskrete Bau elemente 36, 40 dargestellt sind. Die flexible Leiterplatte ist etwa spiralförmig aufgerollt und ist in den entsprechenden spiralförmigen Nuten 25, 26 der Seitenwände geführt. Ein Abschnitt 37 der Leiter platte reicht bis an die Stirnwand 16 und ist an deren Innenseite befestigt, z. B. verklebt. In diesem Bereich ist die Leiterplatte mit der - an sich bekannten - Steckerleiste 12 verbunden, die eine Vielzahl von Steckern 38 trägt, die nebeneinander und in zwei Reihen untereinander angeordnet sind. Zur elektrisch leitenden Verbindung mit der Leiterplatte 11, 37 durchdringen die Kontaktstifte 39 der Stecker die Leiterplatte und sind mit dieser verlötet. Zwischen den Kontaktstiften und dem Bodenteil sind auf der Leiterplatte Lei stungsbauelemente 40 angebracht und ebenfalls mit dieser verbunden. Dadurch kann Wärmeenergie von diesen Leistungsbauelementen auf kur zem Wege an die Stirnwand abgeführt werden, die dazu vorzugsweise aus Metall ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann diese zusätzlich an der Außenseite mit Kühlrippen versehen sein. Dadurch kann die Kühloberfläche im Gegensatz zu herkömmlichen Kühl einheiten derartiger Geräte relativ groß ausgebildet werden.Inside the housing, the flexible circuit board 11 is arranged, which carries an electronic circuit, of which only a few discrete construction elements 36 , 40 are shown. The flexible circuit board is rolled up approximately in a spiral and is guided in the corresponding spiral grooves 25 , 26 of the side walls. A portion 37 of the circuit board extends to the end wall 16 and is attached to the inside, z. B. glued. In this area, the circuit board is connected to the connector strip 12 , which is known per se, and which carries a multiplicity of connectors 38 which are arranged next to one another and in two rows one below the other. For the electrically conductive connection to the printed circuit board 11 , 37 , the contact pins 39 of the plug penetrate the printed circuit board and are soldered to it. Between the contact pins and the bottom part, power components 40 are attached to the printed circuit board and also connected to the latter. As a result, thermal energy can be dissipated from these power components in a short way to the end wall, which is preferably made of metal for this purpose. To improve the cooling effect, this can additionally be provided on the outside with cooling fins. As a result, in contrast to conventional cooling units of such devices, the cooling surface can be made relatively large.

Die Bestückung der Leiterplatte bzw. deren Layout ist so gewählt, daß sämtliche sich stark erwärmenden Bauelemente auf dem an der Stirnwand 16 befestigten Abschnitt 37 angeordnet sind.The assembly of the printed circuit board or its layout is selected so that all the strongly heating components are arranged on the section 37 fastened to the end wall 16 .

Zur Montage des elektrischen Gerätes wird das freie Ende der Leiter platte 11 mit den gegenüberliegenden Randbereichen in die keilförmi gen Nuten 27, 28 der Seitenwände eingeführt. Durch weiteres Ein schieben gelangt die Leiterplatte, deren Breite etwas größer ist als der Abstand der Seitenwände, in den Bereich der spiralförmigen Nuten 25, 26 und wird durch diese geführt und beim Einschieben aufgerollt. Bei fast vollständig aufgerollter Leiterplatte liegt die Stirnwand 16 mit dem daran befestigten Abschnitt 37 der Leiterplatte an der offenen Seite des Gehäuses an, so daß sich Rastnasen 31 und Rast zungen 30 gegenüberliegen. Durch Eindrücken der Stirnwand bzw. der Rastzungen verriegelt diese mit den Rastnasen, so daß das Gehäuse verschlossen ist. Diese Rastverbindungen ermöglichen gleichzeitig ein leichtes Öffnen des Gehäuses, so daß die Leiterplatte zur War tung oder zum nachträglichen Abgleichen wieder aus dem Gehäuse ge zogen werden kann. Zur Abdichtung des Gehäuses kann eine umlaufende Nut angebracht werden, in die ein entsprechender Dichtring eingelegt wird. Es ist auch möglich, die Stirnwand mit dem Gehäusegrundkörper dicht zu verkleben, dadurch wird ein nachträgliches Öffnen des Ge häuses jedoch erschwert.To assemble the electrical device, the free end of the circuit board 11 is inserted with the opposite edge regions in the keilförmi gene grooves 27 , 28 of the side walls. By pushing a further gets the circuit board, whose width is slightly larger than the distance between the side walls, in the region of the spiral grooves 25 , 26 and is guided through them and rolled up when inserted. When the circuit board is almost completely rolled up, the end wall 16 lies with the section 37 of the circuit board attached to it on the open side of the housing, so that latching lugs 31 and latching tongues 30 lie opposite one another. By pressing in the end wall or the locking tongues, it locks with the locking lugs, so that the housing is closed. These locking connections also allow easy opening of the housing so that the circuit board for maintenance or for subsequent adjustment can be pulled out of the housing again. To seal the housing, a circumferential groove can be made into which a corresponding sealing ring is inserted. It is also possible to tightly glue the end wall to the housing base body, but this makes subsequent opening of the housing difficult.

Die spiralförmigen Nuten sind so ausgebildet, daß die Leiterplatte eingeführt und fixiert ist, ohne daß sich gegenüberliegende Bereiche der Leiterplatte berühren. Um die Führung der Leiterplatte leicht gängig zu ermöglichen, ist die Breite der Nuten zweckmäßigerweise größer als die Dicke der Leiterplatte. Dadurch wird auch eine zu starke Belastung der diskreten Bauelemente bzw. deren Anbindung an die Leiterplatte und der Leiterplatte selbst beim Einschieben ver hindert.The spiral grooves are designed so that the circuit board is inserted and fixed without opposing areas touch the circuit board. To guide the circuit board easily To allow common, the width of the grooves is expedient larger than the thickness of the circuit board. This also makes one too heavy load on the discrete components or their connection to ver the circuit board and the circuit board itself when inserted prevents.

Vorzugsweise sind die diskreten Bauelemente in Reihen angeordnet, die etwa parallel zur Stirnwand (von Seitenwand zu Seitenwand) ver laufen. Darüber hinaus sind sie zweckmäßigerweise so ausgerichtet, daß ihre Längserstreckung ebenfalls in dieser Richtung verläuft. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Bestückung bzw. das Layout der Leiterplatte so auszuführen, daß breite diskrete Bauelemente relativ nah am Abschnitt 37 der Leiterplatte angeordnet sind, d. h. in Be reichen der Leiterplatte mit geringer Krümmung.The discrete components are preferably arranged in rows which run approximately parallel to the end wall (from side wall to side wall). In addition, they are expediently oriented so that their longitudinal extension also extends in this direction. Furthermore, it is advantageous to carry out the assembly or the layout of the circuit board so that wide discrete components are arranged relatively close to the section 37 of the circuit board, ie rich in the circuit board with little curvature.

Durch das Aufrollen der Leiterplatte bzw. durch die dadurch bedingte Wölbung und die Führung in den spiralförmigen Nuten wird die Rüttel festigkeit sehr hoch, d. h. die mechanische Belastbarkeit ist sehr viel größer als bei flach angeordneten oder gefalteten flexiblen Leiterplatten, so daß die Gefahr eines Kurzschlusses durch unge wollten Kontakt benachbarter Leiterplattenabschnitte sehr gering ist.By rolling up the circuit board or by the resulting Curvature and the guidance in the spiral grooves becomes the vibrator strength very high, d. H. the mechanical resilience is very high much larger than with flat or folded flexible Printed circuit boards, so that the risk of a short circuit due to unintended wanted contact between adjacent circuit board sections to be very low is.

Um das Gehäuse 10 abschirmend auszubilden, d. h., die elektromagne tische Verträglichkeit (EMV) der Schaltung zu verbessern, können dessen aus Kunststoff bestehenden Teile an der Innenseite oder der Außenseite mit einem metallischen bzw. einem elektrisch und/oder magnetisch gut leitendem Überzug beschichtet sein.To form the housing 10 shielding, ie to improve the electromagnetic compatibility (EMC) of the circuit, its plastic parts can be coated on the inside or the outside with a metallic or an electrically and / or magnetically well-conductive coating.

Claims

1. Electrical device, in particular switching or control device for motor vehicles, with a flexible printed circuit board ( 11 , 37 ) with electrical / electronic components ( 36 , 40 ), which are connected by a circuit, and which is assigned a multi-pin connector element ( 12 ) is that passes through the circuit board accommodating Ge housing ( 10 ), characterized in that the circuit board is rolled up approximately spirally over the majority of its length and fixed at two opposite edge regions by guides ( 25 , 26 ; 27 , 28 ) formed in the housing is.

2. Electrical device according to claim 1, characterized in that the guides are designed as spiral grooves ( 25 , 26 ).

3. Electrical device according to claim 1 or 2, characterized in that a portion ( 37 ) of the circuit board with a plug-in contact element ( 12 ) receiving part ( 16 ) of the housing is connected flat.

4. Electrical device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the housing is at least partially made of art fabric exists.

5. Electrical device according to one of claims 1 to 4, characterized in that strongly heating components ( 40 ) are arranged on the portion ( 37 ) of the printed circuit board which is connected to the part of the housing which receives the plug contact element.

6. Electrical device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the part of the housing receiving the plug contact element is designed as an end wall ( 16 ).

7. Electrical device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the surface of the housing is metallized.