DE4212369C2 - Steuergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Steuergerät (DE 38 35 178 A1) teilt ei­ ne Trennwand das Gehäuseinnere in zwei Gehäuseinnenräume. Zur Hochfrequenzabdichtung des einen Gehäuseinnenraums, in dem die Schaltungsbestandteile des Steuergeräts angeordnet sind, ist die Trennwand aus elektrisch leitendem Werkstoff hergestellt.

Bei diesem Steuergerät ist die Montage sehr zeitaufwendig, weil die Trennwand in das Gehäuse montiert werden muß. Eine Hochfrequenzabdichtung ist damit auch nur mit großen Auf­ wand zu erreichen. Außerdem befinden sich Bauelemente in dem Gehäuseinnenraum, in dem auch ein Steckverbinder ange­ ordnet ist. Somit können Störungen im Steckverbinder auf die Bauelemente einwirken.

Bei einem Gehäuse eines bekannten Funkgeräts (DE 84 15 901 U1) sind Trennwände von Gehäuseinnenräumen einstückig mit einem Rahmen hergestellt. In jedem Gehäuseinnenraum befin­ den sich Schaltungsbestandteile des Funkgeräts, wie Sender, Empfänger und Antennenweichen. Wärmeerzeugende Bau­ elemente sind nicht vorhanden.

Aus der Patentschrift DE 33 31 207 C2 ist eine Baugruppe für elektronische Geräte mit einem Kühlteil für ein elek­ trisches Bauelement bekannt. Dieses ist mit einem Fixier­ teil aus Kunststoff an das Kühlteil gepreßt. Das Bauelement wird mit einem über das Fixierteil greifenden, lösbaren Fe­ derelement an einem Teil der Baugruppe befestigt.

In dem Gebrauchsmuster DE 90 15 130 U1 wird eine elektroni­ sche Steuereinheit beschrieben, die aus einem metallischen Behälter als Gehäuse, einer gedruckten Schaltungsplatte, einem mit der Schaltungsplatte verbundenen Leistungsbauteil und einer an der Seitenwand des Behälters anliegenden Wär­ meableitung besteht. Eine Aufnahme- und Positionierkon­ struktion nimmt ein Leistungsbauteil auf. Eine gegabelte Feder ist beiderseits der Aufnahme- und Positionierkon­ struktion an der Innenwand des Behälters angeordnet und nimmt mit einem Nebenschenkel die Wärmeableitung des Lei­ stungsbauteils auf.

Das Problem der Erfindung ist es, eine schnelle und einfa­ che Montage eines Steuergeräts zu ermöglichen, wobei eine gute Hochfrequenzabdichtung einer Schaltungsanordnung und eine gute Abführung von Verlustwärme gewährleistet ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Steuergerät mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, daß die durch Leistungsbauelemente entstehende Verlustwärme über ein Rahmenteil und den zusammen damit einstückig her­ gestellten Gehäuserahmen nach außen abgeführt wird. Die Montage der Leistungsbauelemente wird durch eine Feder er­ leichtert, die bereits vor dem Lötvorgang über diese ge­ steckt wird. Vorteilhafterweise weisen dadurch die Lötstel­ len, an denen die Anschlußbeine der Leistungsbauelemente angelötet sind, keine mechanischen Spannungen auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgendem näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Steuergerät (Gehäuse ohne Deckel) mit montierten Leistungsbauelementen,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Steuergerät an der Stelle II-II gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 einen Schnitt durch das Steuergerät an der Stelle III-III gemäß Fig. 1 mit montierten Leistungsbau­ elementen.

Ein Steuergerät, beispielsweise zur Notorsteuerung in einem Kraftfahrzeug, weist ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit einem Ge­ häuserahmen 2, einem Gehäuseboden 3 sowie einem nicht dar­ gestellten Gehäusedeckel auf. In dem Gehäuse 1 ist eine Leiterplatte 4 angeordnet, die nicht dargestellte Schal­ tungsbestandteile des Steuergeräts trägt. Lediglich Lei­ stungsbauelemente 5 - in Fig. 1 durch eine Federleiste 6 verdeckt - der Schaltungsanordnung sind in der Zeichnung dargestellt. Die Schaltungsbestandteile sind über nicht dargestellte Leiterbahnen der Leiterplatte 4 an Steckver­ binder 8, dessen Anschlußbeine 7 mit der Leiterplatte ver­ lötet sind, angeschlossen. Über den Steckverbinder 8 kann ein Kontakt zu weiteren Steuergeräten oder elektrischen Einrichtungen im Kraftfahrzeug hergestellt werden.

Das Gehäuse 1 weist ein geformtes Rahmenteil 9 auf, das zu­ sammen mit dem Gehäuse 1 einstückig aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, im Druckguß hergestellt ist. Das Rahmenteil 9 umschließt den Steckverbinder 8 und teilt das Gehäuseinnere in zwei ge­ schirmte Gehäuseinnenräume 10 und 11, wobei die Schaltungs­ bestandteile in dem ersten 10 und der Steckverbinder 8 in dem zweiten Gehäuseinnenraum 11 angeordnet ist. In dem vor liegenden Ausführungsbeispiel wird als Steckverbinder 8 eine 55-polige Messerleiste eingesetzt, auf die im Betrieb eine entsprechende mit einem Kabel verbundene Buchsenleiste gesteckt wird.

In der Schaltungsanordnung des Steuergeräts werden unter anderem Leistungsbauelemente 5 eingesetzt, die während des Betriebs eine große Verlustleistung in Form von Wärme abge­ ben. Zur Wärmeabfuhr werden die Leistungsbauelemente 5 an dem Rahmenteil 9 oder dem Gehäuserahmen 2 so befestigt, daß sie in Wärmekontakt dazu stehen. Da das Rahmenteil 9 zusam­ men mit dem Gehäuserahmen 2 einstückig hergestellt ist, wird die Wärme über den Gehäuserahmen 2 nach außen abgelei­ tet.

Der erste Gehäuseinnenraum 10 wird durch das Rahmenteil 9 (Fig. 2), den Gehäuserahmen 2, die Leiterplatte 4 und durch den Gehäusedeckel begrenzt. Die Leiterplatte 4 ist auf einer Seite mit Metall beschichtet und liegt im mon­ tierten Zustand des Steuergeräts an der Unterseite sowohl des Gehäuserahmens 2 als auch des Rahmenteils 9 an. Da die Leiterplatte 4 auf einer Seite ganz flächig elektrisch lei­ tend ist, hat sie eine schirmende Wirkung. Ebenso liegt der aus elektrisch leitendem Material hergestellte Gehäuse­ deckel an der Oberseite des Gehäuserahmens 2 und dem Rah­ menteil 9 dicht an. Somit wird die Schaltungsanordnung ge­ gen äußere elektromagnetische Felder abgeschirmt. Ebenso bietet das Gehäuse 1 Schutz vor hochfrequenter Abstrahlung der Schaltung selbst.

Damit die Funktion der Schaltung nicht durch hochfrequente Signale gestört wird, die über ein an den Steckverbinder 8 angeschlossenes Kabel in das Gehäuse 1 gelangen können, ist der Steckverbinder 8 in dem zweiten Gehäuseinnenraum 11 an­ geordnet. Die beiden Gehäuseinnenräume 10 und 11 sind HF-mäßig durch das Rahmenteil 9 voneinander getrennt. Dadurch werden alle Anforderungen des Steuergeräts an die elektro­ magnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllt.

Zur Montage eines Leistungsbauelements 5 in das Gehäuse 1 wird das Steuergerät zuerst in eine nicht dargestellte Be­ stückaufnahme gebracht (vgl. Fig. 3). Die Anschlußbeine 12 des Leistungsbauelements 5 werden durch Bohrungen der Lei­ terplatte 4 bis zu einem Abstandshalter der Bestückaufnahme hindurchgeführt. Durch den Abstandshalter, der unter der Leiterplatte 4 in einem Abstand zu ihr angeordnet ist, wird ein definierter Überstand der Anschlußbeine 12 erreicht. Die Anschlußbeine 12 werden so geformt, daß eine Kühlfahne 14 des Leistungsbauelements 5 an dem Rahmenteil 9 oder dem Gehäuserahmen 2 anliegt.

Um das Leistungsbauelement 5 in dieser Position vor äußeren mechanischen Einflüssen zu schützen, wird ein elektrisch isolierender Bauelementehalter 15 mit etwa u-förmigem Pro­ fil soweit über das Leistungsbauelement 5 und das Rahmen­ teil 9 gesteckt, bis er auf dem Rahmenteil 9 aufliegt. Da­ bei spreizen seine Rasthaken 16 die Schenkel des Bauelemen­ tehalters 15 auseinander, damit er kraftlos über das Lei­ stungsbauelement 5 montiert werden kann. Die Rasthaken 16 rasten an der Unterkante des Rahmenteils 2 ein und halten somit den Bauelementehalter 15 auch bei Erschütterungen fest (siehe auch Fig. 2).

Der Bauelementehalter 15 wird also kraftlos montiert. Da­ durch können die Anschlußbeine 12 nicht verbogen und das Leistungsbauelement 5 nicht in seiner Position verschoben werden. Der Bauelementehalter 15 liegt großflächig, d. h. formschlüssig, an dem Gehäuse 1 des Leistungsbauelements 5 an.

Die Federleiste 6 mit etwa u-förmigem Profil - im folgenden kurz als Feder 6 bezeichnet - wird über den Bauelementehal­ ter 15 gesteckt, wobei die Schenkel der Feder 6 auseinan­ dergezogen werden. Der Bauelementehalter 15 ist entspre­ chend Fig. 3 so ausgebildet, daß das Leistungsbauelement 5 bei der Montage der Feder 6 vor mechanischen Einflüssen ge­ schützt wird.

Die Schenkel der Feder 6 üben eine große Kraft auf die Schenkel des Bauelementehalters 15 aus. Dadurch wird das Leistungsbauelement 5 zwischen dem Bauelementehalter 15 und dem Rahmenteil 9 eingeklemmt, d. h. die Kühlfahne 14 wird an das Rahmenteil 9 gedrückt.

Die Schenkel des Bauelementehalters 15 sind im Querschnitt so ausgebildet, daß sie zueinander geneigt sind. Dadurch kann die über die Leistungsbauelemente 5 gesteckte Feder 6 nur schwer nach oben aus dem Bauelementehalter 15 gleiten. Die Feder 6 kann - wie in Fig. 2 dargestellt - zusätzlich mit einer Ausnehmung 17 in einer Rastnase 18 des Bauelemen­ tehalters 15 einrasten und somit gesichert werden. Dadurch wird ein Abspringen der Feder 6 bei Vibration, beispiels­ weise während der Fahrt, sicher verhindert.

Die Feder 6 ist beispielsweise aus Edelstahl hergestellt, der Bauelementehalter 15 hingegen aus einem elektrisch iso­ lierenden und hitzebeständigen Material, wie beispielsweise Polyamid.

Die Feder 6 und der Bauelementehalter 15 können auch so ausgebildet sein, daß sie gemeinsam über mehrere Leistungs­ bauelemente 5, die entlang dem Rahmenteil 9 angeordnet sein können, gesteckt werden (vgl. Fig. 1). Die Feder 6 und der Bauelementehalter 15 sind dann fingerartig ausgebildet, so daß jedes Leistungsbauelement 5 von jeweils einem Finger­ paar an das Rahmenteil 9 geklemmt wird. Die Rasthaken 16 des Bauelementehalters 15 können an seinen beiden Enden an­ geordnet sein.

Durch die Feder 6 und den Bauelementehalter 15 sind die Leistungsbauelemente 5 bei der Montage in ihrer Position fixiert. Anschließend kann das Steuergerät aus der Bestück­ aufnahme entnommen werden und die Anschlußbeine 12 an die Leiterplatte 4 angelötet werden. Da die Leistungsbauele­ mente 5 durch die Feder 6 fest an das Rahmenteil 9 gedrückt werden und die Leiterplatte 4 auch in ihrer Position fi­ xiert ist, bleibt die Lötstelle frei von mechanischen Span­ nungen.

Das Leistungsbauelement 5 bleibt auch während des Betriebs des Steuergeräts an das Rahmenteil 9 geklemmt und kann so­ mit seine Verlustwärme über das Rahmenteil 9 abführen. Zwi­ schen den Leistungsbauelementen 5 und dem Rahmenteil 9 kann eine weichelastische, wärmeleitende Vergußmasse, beispiels­ weise eine Wärmeleitpaste, den Wärmeübergang von dem Lei­ stungsbauelement 5 auf das Rahmenteil 9, d. h. die Wärmeab­ fuhr des Leistungsbauelements 5, verbessern.

Falls die Kühlfahnen 14 der Leistungsbauelemente 5 auf un­ terschiedlichen Spannungspotentialen liegen, wird eine nicht dargestellte Isolierfolie zwischen den Kühlfahnen 14 und dem Rahmenteil 9 angeordnet. Die Isolierfolie ist ei­ nerseits elektrisch isolierend und andererseits wärmelei­ tend.

Claims (1)

1. Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (1), das einen Gehäuserahmen (2), einen Gehäusedeckel sowie ei­ nen Gehäuseboden (3) aufweist und in dem eine Schaltungsbe­ standteile tragende Leiterplatte (4) sowie ein Steckverbin­ der (8) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (1) ein Rahmen­ teil (9) aufweist, das aus einem elektrisch leitenden Werk­ stoff hergestellt ist und das das Gehäuseinnere in zwei ge­ schirmte Gehäuseinnenräume (10, 11) teilt,
   dadurch gekennzeichnet,

   • - daß das Rahmenteil (9) zusammen mit dem Gehäuserahmen (2) einstückig hergestellt ist,
   • - daß die Schaltungsbestandteile in dem ersten (10) und nur der Steckverbinder (8) in dem zweiten Gehäuseinnenraum (11) angeordnet sind, und
   • - daß Verlustwärme erzeugende Bauelemente (5) in dem ersten Gehäuseinnenraum (10) an dem Rahmenteil (9) mit Hilfe ei­ nes elektrisch isolierenden Bauelementehalters (15) und einer Feder (6) so befestigt sind, daß die Bauelemente (5) in Wärmekontakt zu dem Rahmenteil (9) stehen.