DE4242944A1

DE4242944A1 - Elektrisches Steuergerät

Info

Publication number: DE4242944A1
Application number: DE4242944A
Authority: DE
Inventors: Willy Bentz; Wolfgang Dipl Ing Kosak; Waldemar Dipl Ing Ernst; Dieter Dipl Phys Karr; Paul Dipl Ing Hermanutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2012-12-19
Also published as: US5461542A; DE4242944C2; JPH06224575A; FR2699786A1; JP3749735B2; FR2699786B1; ITMI932564A1; ITMI932564A0; IT1265379B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Steuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bisher in der Praxis verwendeten elektrischen Steuergeräten, bei denen zwei Leiterplatten im Gehäuse angeordnet sind, befinden sich alle Leistungsbauelemente auf der Grundplatte. Hierbei sind die Leistungsbauelemente an die Kühlflächen fixiert und werden anschließend angelötet. Da bisher alle Leistungsbauelemente ausschließlich auf der Grundplatte ange ordnet sind, ist die Anzahl dieser Bauelemente begrenzt. Auch ist durch diese Konstruktion die Größe der abführbaren Verlustleistung der Leistungsbauelemente stark begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektrische Steuergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Anzahl der bestückbaren Leistungsbauelemente erhöht wird. Dabei ist gleichzeitig eine gute und sichere Wärmeableitung der Verlust leistung der Leistungsbauelemente gewährleistet. Ferner können die übrigen elektrischen Bauteile auf die beiden Leiterplatten so ver teilt werden, daß eine Aufteilung der Schaltung in einzelne Bereiche möglich ist. Dadurch wird die notwendige Layout-Fläche verringert. Ferner wird auch das elektromotorische Verhalten des elektrischen Steuergerätes verbessert. Durch die individuelle Aufteilung der elektrischen Bauteile auf zwei getrennte Leiterplatten wäre es auch möglich, zwei völlig voneinander unabhängige Schaltungen in einem Steuergerät anzuordnen. Da alle Leistungsbauelemente direkt über die jeweiligen Gehäusewandungen mit der Umgebung verbunden sind, kann die Verlustleistung der Leistungsbauelemente direkt abgeführt wer den. Dadurch ist eine schnelle Ableitung der Verlustwärme möglich. Durch die individuelle Anordnung der elektrischen Bauteile können auch die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den beiden Lei terplatten reduziert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen elektri schen Steuergeräts möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Steuergerät, Fig. 2 eine ent sprechende Seitenansicht und die Fig. 3 und 4 Abwandlungen nach der Fig. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Steuergeräts bezeichnet, das aus einer Unterschale 11 und einer Oberschale 12 besteht. Auf dem Boden 13 der Unterschale 11 ist auf Noppen 14 eine Grundplatte 15 angeordnet, die bis zu an drei Seiten umlaufenden, um ca. 90° zum Boden 13 geneigten Seitenwänden 16 der Unterschale 11 ragt. Auf der Grundplatte 15 sind in herkömmlich bekannter Weise, in der Zeichnung nicht eingezeichnete, elektrische Bauteile angeordnet. Am äußeren Rand der Grundplatte 15 sind Leistungsbauelemente 17 zum Beispiel angelötet. Um die hohen Verlustleistungen dieser Leistungsbauele mente 17 in Form von Wärme abführen zu können, liegen die Leistungs bauelemente 17 mit dem Rücken an der Seitenwand 16 der Unterschale 11 an und werden mit einer Haltefeder 18 an die Seitenwand 16 der Unterschale 11 gedrückt.

Die Oberschale 12 weist einen äußeren Rand 21 auf, der wie die Sei tenwände 16 an drei Seiten umläuft und um ca. 90° zum Boden geneigt ist. Zusätzlich ist an zwei gegenüberliegenden Seiten ein innerer Rand 22 ausgebildet, der in das Gehäuseinnere ragt. Dadurch entsteht auf zwei gegenüberliegenden Seiten zwischen dem äußeren Rand 21 und dem inneren Rand 22 ein Raum 23. Im zusammengebauten Zustand des Ge häuses 10 ragt die Seitenwand 16 mit den Leistungsbauelementen 17 in den zwischen dem inneren 22 und dem äußeren Rand 21 gebildeten Raum 23 der Oberschale 12. Auf dem Boden 24 der Oberschale 12 ist im Be reich zwischen den inneren Rändern 22 eine als Grundplatte dienende Zusatzplatte 25 befestigt, auf der wiederum in herkömmlich bekannter Weise, in der Zeichnung aber nicht eingezeichnete, elektrische Bau elemente und Leistungsbauelemente 17 angeordnet sind. Die Leistungs bauelemente 17 sind in der Fig. 1 dargestellt und sind am Rand der Zusatzplatte 25 angelötet, so daß sie mit ihrem Rücken an der Innen wand des inneren Randes 22 anliegen und mit einer Haltefeder 18 fixiert sind. Die Anlage der Leistungsbauelemente 17 an dem inneren Rand 22 ist insbesondere wegen einer Wärmeabfuhr notwendig. Die Grundplatte 15 der Unterschale 11 und die Zusatzplatte 25 der Ober schale 12 sind mit Hilfe von Kontakten 27 mit den jeweiligen Messer leisten 28, 29 verbunden, insbesondere angelötet. Hierbei liegt die Messerleiste 28 für die Zusatzplatte 25 auf der Messerleiste 29 für die Grundplatte 15 auf, und sie bilden somit gleichzeitig gemeinsam eine Seitenwand des Gehäuses 10. Auf der Außenseite der beiden Messerleisten 28, 29 befinden sich in herkömmlich bekannter Weise die Steckerkontakte 30, um das Steuergerat mit einem Kabelbaum kontaktieren zu können.

Im Inneren des Gehäuses 10 sind die Zusatzplatte 25 und die Grund platte 15 mit Hilfe eines biegesteifen Steckverbinders 33 elektrisch verbunden. Der Steckverbinder 33 besteht aus einem Ober- 34 und einem Unterteil 35, die in einer Art Nut-Federverbindung ineinander gesteckt sind. Hierbei ragt das Oberteil 34 mit einem Fortsatz 36 in eine Ausnehmung 37 des Unterteils 35 bzw. umgekehrt, so daß sich gleichzeitig die in dem Oberteil 34 bzw. im Unterteil 35 befindenden elektrischen Kontakte 38 berühren. Hierdurch ist eine getrennte Her stellung der Grund- 15 und der Zusatzplatte 25 und anschließend eine automatische Montage möglich.

Durch die besondere Ausgestaltung des Gehäuses 10, insbesondere der Unterschale 11 und der Oberschale 12, können die Leistungsbauele mente 17 direkt an die Ränder 16 bzw. 22 der Unter- 11 bzw. Ober schale 12 angeordnet werden, so daß die Ränder als Kühlelemente dienen und keine separaten Teile als Kühlkörper für die Leistungs bauelemente notwendig sind. Hierbei werden bei der Montage die Leistungsbauelemente 17 erst nach dem Auflöten auf die Zusatz- 25 bzw. Grundplatte 15 an den als Kühlflächen dienenden Seitenwänden der Ränder mit Hilfe der Haltefedern 18 fixiert. Hingegen, wenn separate Kühlkörper verwendet würden, würden die Leistungsbauele mente zuerst an den Kühlflächen fixiert werden und dann auf den Grundplatten angelötet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind eine speziell ausgebildete Unterschale 11 und eine speziell ausgebildete Oberschale 12 notwendig. Hingegen beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind die Oberschale 41 und die Unterschale 42 gleich ausge bildet. Zur Bildung des Gehäuses 43 des Steuergerätes sind die bei den Schalen 41, 42 spiegelbildlich aufeinandergesetzt. Die Schalen 41, 42 weisen einen äußeren an drei Seiten umlaufenden Rand 44 auf. Ferner ist an zwei gegenüberliegenden Seiten ein innerer Rand 44, 46 vorgesehen, wobei der eine Rand 45 sich möglichst nahe am äußeren Rand 44 befindet, während sich zwischen dem anderen inneren Rand 46 und dem äußeren Rand 44 ein Raum 47 befindet. Dieser Raum 47 ist mindestens so groß, daß der innere Rand 46 mit den fixierten Lei stungsbauelementen 17 der anderen Schale und mit den Haltefedern 18 hineinragen kann. Die Anordnung der elektrischen Bauteile und der Leistungsbauelemente bzw. deren Fixierung entspricht der beim an deren Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorgehensweise.

In den bisherigen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 sind die Oberschalen und die Unterschalen einteilig ausgebildet. Hierbei wird bei der Endmontage jede Schale mit einer bereits mit elektri schen Bauteilen und Leistungsbauelementen bestückten und fertig ge löteten Leiterplatte versehen. Hierzu wird die Leiterplatte 15 bzw. 25 auf die Noppen 14 aufgesetzt und verschraubt. Danach werden die angelöteten Leistungsbauelemente mit Hilfe der Haltefedern 18 am Rand 21 bzw. an der Seitenwand 16 befestigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 tritt keine Verbiegung der Beinchen, d. h. der angelöteten elektrischen Kontakte der Lei stungsbauelemente auf. Dadurch werden Spannungen und Risse im Kunst stoffgehäuse der Leistungsbauelemente verhindert. Durch dadurch eventuell eintretende Undichtheit und somit eindringende Feuchtig keit wäre sonst ein elektrischer Ausfall des oder der Leistungsbau elemente möglich. In der Fig. 4 besteht hierzu die Ober- und die Unterschale aus mehreren Bauteilen. Die Oberschale hat einen Boden 50 auf den ein umlaufender Rahmen 51 mit seinem flanschartigen Fort satz 52 aufliegt. Im Bereich des Fortsatzes 52 sind der Rahmen und der Boden mit Hilfe mehrerer Schrauben 53 verbunden. Der Boden 50 weist an seiner Innenseite eine Ausnehmung 54 auf, die mindestens so tief ist, daß die Leiterplatte 25 in etwa bündig mit der Auflage fläche des Fortsatzes 52 auf dem Boden 50 abschließt und die Seiten wände der Leiterplatte 25 etwa bündig mit der Innenwand des Rahmens 51 verlaufen. Am Rahmen 51 sind wiederum mit Hilfe einer Haltefeder 18 die Leistungsbauelemente 17, die auf der Leiterplatte 25 aufge setzt sind, befestigt.

Die Unterschale besteht ebenfalls aus einem Boden 60 und einem um laufenden Rahmen 61, die so mit Hilfe von Schrauben 62 miteinander verbunden sind, daß die Außenwand des Rahmens 61 bündig mit der des Bodens 60 abschließt. Auch hier weist der Boden 60 eine Ausnehmung 63 auf, die wie bei dem Boden 50 der Oberschale ausgebildet ist. Wie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen auch, liegen die auf der Leiterplatte 15 befindlichen Leistungsbauelemente 17 an der Innen wand des Rahmens 61 an. Die Leistungsbauelemente 17 sind ferner mit der Haltefeder 18 am Rahmen 61 befestigt, wobei die Haltefeder 18 in eine in der der Oberschale zugewandten Stirnseite ausgebildeten Ringnut 65 einrastet. Die Außenwand 66 der Ringnut 65 ist länger ausgebildet als die Innenwand 67. Dadurch ist es wie bei den anderen Ausführungsbeispielen möglich, die Oberschale und die Unterschale in einander zu verschachteln, wobei die längere Außenwand 66 des Rahmens 61 der Unterschale bis zum Boden 50 der Oberschale reicht. Aufgrund der mehrteiligen Ausbildung der Ober- und Unterschale können nun die Leistungsbauelemente 17, die sich auf der Leiter platte befinden, mit Hilfe der Haltefedern 18 am Rahmen 52 bzw. 61 befestigt werden und anschließend erst durch das Lötbad gefahren werden. Dadurch entfällt jegliches Biegen der Beinchen der Lei stungsbauelemente 17 nach dem Löten und somit die oben erwähnten Fehlerquellen. Bei der Endmontage werden nur noch der jeweilige Boden 50 bzw. 60 und der vormontierte Rahmen 52 bzw. 61 mit der jeweiligen Leiterplatte 15 bzw. 25 miteinander verschraubt und an schließend die beiden Schalen ineinander gesetzt.

Selbstverständlich kann bei allen Ausführungsbeispielen die Ausbil dung der Ober- und der Unterschale untereinander vertauscht werden.

Claims

1. Elektrisches Gerät, insbesondere Schalt- und Steuergerät für Kraftfahrzeuge, mit einem mehrteiligen Gehäuse (10), in dem mehrere eine elektrische Schaltung tragenden Leiterplatten (15, 25) ange ordnet sind, mit einer mit Steckern (30) versehenen Anschlußleiste (28, 29) und mehreren zu kühlenden Leistungsbauelementen (17), da durch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (15, 25) in wenigstens zwei Gehäuseteilen (11, 12) angeordnet sind, und daß die Leistungs bauelemente (17) auf alle Leiterplatten (28, 29) verteilt sind.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus einem Oberteil (12) und einem Unterteil (11) besteht, und daß die Leistungsbauelemente (17) an als Kühlelemente dienenden Gehäusefortsätzen (16, 22) angeordnet sind.

3. Elektrisches Gehäuse nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gehäusefortsätze (16) des einen Gehäuseteils (11) in eine Ausnehmung (23) des anderen Gehäuseteils (12) ragen.

4. Elektrisches Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gehäuseteil (12) auf wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten eine Ausnehmung (23) aufweist, die durch die Wand (21) und den Fortsatz (22), an dem die Leistungsbauelemente (17) befestigt sind, gebildet wird.

5. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Gehäuseteile (41, 42) auf einer Seite einen in das Gehäuse (43) ragenden Fortsatz (46) als Begrenzung einer Aus nehmung (47) aufweisen, daß an einer Wand des Fortsatzes (46) die Leistungsbauelemente (17) angeordnet sind, daß auf der gegenüber liegenden Seite des Gehauses (43) ein zweiter Fortsatz (45) mit ge ringem Abstand zur Außenwand (44) angeordnet ist, und daß an der Innenwand der beiden Fortsätze (45, 46) jeweils die Leistungsbauele mente (17) angeordnet sind.

6. Elektrisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (41, 42) spiegelbildlich aufeinandergesetzt sind, so daß im zusammengebauten Zustand des Gehäuses (43) der Fort satz (45) des einen Gehäuseteils (41) in den Raum (47) des anderen Gehäuseteils (42) ragt.

7. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ober- (12) und das Unterteil (11) jeweils mehr teilig ausgebildet ist.

8. Elektrisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil und das Unterteil jeweils aus einem Bodenteil (50, 60) auf dem die Leiterplatten (15, 25) angeordnet sind, und einem Rahmen (52, 61) an dem die Leistungsbauelemente (17) befestigt sind, be stehen.

9. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Bodenteil (50, 60) und der jeweilige Rahmen (52, 61) mit Hilfe von Schrauben (53, 62) miteinander verbunden sind.

10. Elektrisches Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, daß der Rahmen (61) des Unterteils an der dem Boden (60) abge wandten Stirnseite eine Nut (65) aufweist.

11. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (52) des Oberteils in das Innere des Unterteils ragt und daß der Rahmen (61) des Unterteils einen äußeren Fortsatz (66) aufweist, der bis zum Boden (50) des Oberteils reicht.

12. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Wand eines Gehäuseteils (11) Vor sprünge ausgebildet sind, an denen die Wand (21) des anderen Ge häuseteils (11) aufsitzt.

13. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsbauelemente (17) am Rand der je weiligen Leiterplatte (15, 25) angeordnet sind.