EP1697190A2 - Elektronische kontrolleinheit für kraftfahrzeugbremssysteme - Google Patents
Elektronische kontrolleinheit für kraftfahrzeugbremssystemeInfo
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- EP1697190A2 EP1697190A2 EP04804831A EP04804831A EP1697190A2 EP 1697190 A2 EP1697190 A2 EP 1697190A2 EP 04804831 A EP04804831 A EP 04804831A EP 04804831 A EP04804831 A EP 04804831A EP 1697190 A2 EP1697190 A2 EP 1697190A2
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Definitions
- the invention relates to an electronic control unit according to the preamble of claim 1, a pump drive unit according to the preamble of claim 19, a method for manufacturing and an electro-hydraulic control device according to the preambles of claims 24 and 25.
- an ABS control device which is constructed according to the principle of a so-called "magnetic plug” with movable, elastically held valve coils in an electronics housing.
- the electronic unit (ECU) with an integrated circuit board and the valve coils is pluggably connected to a valve block (HCU), which comprises the valve domes and other hydraulic components of the brake unit.
- the ECU also includes an integrated connector for connecting a connection cable (e.g. wheel sensor cable).
- connection cable e.g. wheel sensor cable
- FIGS. 20 and 21 Another example of a current controller connected to a valve block for a vehicle dynamics control device, suitable for ABS and ESP, according to the prior art, is described in more detail below in connection with FIGS. 20 and 21. This construction also does not yet sufficiently meet the requirements placed on a modern electrohydraulic control unit for motor vehicle brake systems.
- the object of the present invention is to make an electrohydraulic control unit of the type mentioned at the outset with a still further reduced use of constructional and functional resources, with particularly good conditions for dissipating the heat generated by the electronic components.
- the so-called controller housing is primarily used to hold electronic control modules.
- the controller housing can be connected via electrical and hydraulic interfaces to a hydraulic unit in a manner known per se to form an electro-hydraulic control unit.
- the coils for the hydraulic valves are arranged in the controller housing. When the controller and valve block are assembled, the coils are pushed over the dome of the hydraulic valve that protrudes from the block.
- the electro-hydraulic control device described is preferably used in electronic motor vehicle brake systems, in particular with ESP functionality.
- novel electronic additional functions can advantageously be integrated into an electronic control unit.
- the usual electromechanical requirements for a control unit for a motor vehicle brake system such as mechanical robustness, operational safety, service life, electrical operational safety, thermal operational safety, optimal use of the installation space, low production costs, etc., are still partially met in some cases or even more than in some points Fulfills.
- the control unit is suitable for the usual electronic control and regulation tasks, such as anti-lock braking system (ABS), yaw rate control or electronic stability program (ESP, TCS) etc.
- ABS anti-lock braking system
- ESP electronic stability program
- the control unit is particularly suitable for modern electrical braking systems with high requirements.
- the electronic integrated motor vehicle brake control unit consists of the elements of an electronic controller housing (ECU), hydraulic block with hydraulic valves (HCU) and pump drive (PA).
- the electronic control unit according to the invention has the advantage, among other things, that no expensive liquid seals that were previously necessary are required.
- the invention has the advantage that the ECU manages without a previously common intermediate floor, as it has previously served as a support for the circuit board. This creates space for a second printed circuit board arranged in the direction of the coils, which was previously not available in known controller housings. In this way, electrical connections of the magnetic coils and in particular of the pressure sensors can be combined. In addition, the use of a second circuit board creates more space that can be used for cooling.
- the invention also relates to a new pump drive unit, which has the advantage over known solutions that the electronic power components for controlling the motor are applied to a motor base plate, thereby enabling advantageous cooling.
- the present invention also aims to apart to further improve the heat dissipation from the cooling plate to the environment.
- the control device according to the invention according to claim 24 has a whole series of advantages over the solutions known in the prior art. Due to the constantly growing range of functions of the electronics and an ever increasing integration density, the derivation of the increasing heat loss of the circuit is of increasing importance. Due to the thermal connection according to the invention of a flat cooling element (e.g. through the metal body embedded in the housing) to the hydraulic block, the cooling element and thus also the sensitive electronic semiconductor components are connected to a highly heat-conductive heat reservoir with high specific heat via a direct metallic connection, so that the necessary Cooling of the electronic components is significantly improved by a low thermal resistance. According to the proposed concept, the large thermal capacity of the valve block can advantageously be used for cooling.
- This optimized suspension of the circuit board also gives the possibility that additional circuit boards for integrating sensors, for example, can be attached to the main board without the additional mass for the circuit board suspension being critical.
- the metal bodies used can preferably also be designed as sleeves, so that the regulator can also be connected to the hydraulics with corresponding screws guided through the sleeves and to the hydraulic block at these internal positions. The previous, external fastening sleeves can then be omitted.
- FIG. 2 shows a cross section of a control unit housing for an ESP brake system
- FIG. 3 shows a detail in the area of the valve block seal between the housing of the ECU and the HCU
- FIG. 4 a pump drive unit with integrated power electronics
- 5 shows a further illustration of the pump drive unit, which represents the in particular integrated electronic components with the power drivers
- FIG. 6 shows a cross section through an electronic controller (ECU) with a double heat-conducting plate
- FIG. 10 shows a further illustration of an ECU housing with alternative cooling in the cover
- FIG. 11 shows a further illustration of an ECU housing with heat-conducting pads
- FIG. 17 shows a schematic illustration of a brake control unit in cross section with continuous cylindrical metal heat sinks
- FIG. 18 shows a further example for fastening the metal heat sink similar to FIG. 17,
- FIG. 19 shows another example based on the concept in FIG. 17 with heat-conducting screws
- Fig. 20 shows a controller housing according to the prior art with a cooling plate
- Fig. 21 shows a further controller housing according to the prior art with a spring plate.
- FIG. 1 shows an ECU 14 placed on an HCU 13.
- An arrangement of printed circuit board 31, with exactly one heat conducting plate 9 made of aluminum and another printed circuit board 3, is inserted into the controller housing 14 of the ECU in the ECU.
- Housing 14 is sealed off from the HCU in the region of housing wall 14 'by means of a circumferential seal 1.
- Seal 1 is preferably made of hose material and inserted into a housing groove.
- cylindrical heat-conducting body 4 in the example, only one heat-conducting body is shown for the sake of simplicity) not only represents a heat-conducting bridge, but an electrical shear contact between the two circuit boards 31 and 3.
- Thermally conductive body 4 is preferably made of the same material as the heat-conducting plate 9. This offers the advantage that different coefficients of thermal expansion of the plate 9 heat-conducting body 4 do not lead to excessive mechanical stress or even destruction of the circuit board arrangement.
- Thermally conductive body 4 is preferably embedded in a plastic material, in particular injected.
- their coil wires 3 are connected to printed circuit board 3 by means of stamp soldering.
- additional electronic components can preferably also be arranged, as on printed circuit board 31.
- the coils 12 shown in the example shown are immersed in a depression in the surface of the HCU when the ECU and HCU are joined together.
- coil 12 has a C-shaped yoke 6, which is in thermal contact with HCU 13. This allows the required installation space (overall height) of the control device to be markedly reduced.
- an elastic, resilient heat-conducting element 15 advantageously similar to a Cu spring, is used instead of a heat-conducting body made of aluminum 4 to produce thermal contact within the circuit board arrangement from Fig. 1.
- FIG. 3 shows a circumferential sealing groove 58 at the edge of the HCU, which is machined as a recess in the surface of the HCU which is connected to the ECU.
- Clamping sword 70 of the ECU cover engages in groove 58, which is sealed by filling groove 58 with a suitable adhesive and / or sealing means 49.
- This construction offers the advantage that it not only seals, but also has a high holding force, so that no additional additional attachment of the lid is required.
- FIGS. 4 and 5 show a pump drive unit 18 with a motor base plate 22 made of plastic. Press-in contacts 16 are injected into plate 22. Furthermore, a circuit board 26 is inserted into this for receiving the electronics. Plate 22 also has plastic holders, not shown, e.g. made of PPA, with which brushes 23 are attached to base plate 22. Special contacts can already be molded into the holder.
- the electronics of the pump drive unit are connected to the ECU via a feedthrough known per se (reference numeral 30 in FIG. 6), the feedthrough being guided by the HCU.
- the bushing is in the form of an elongated rod with a male electrical connector which, when assembled, engages socket 25 which is connected to plate 22. A plug for contact with the elongated rod is also provided in the ECU.
- the heat of the power components of the engine is dissipated particularly effectively according to the principle of a “heatsink” to the metal body of the valve block 13 by means of heat-conducting plates 21, which rest over a large area on valve block 13.
- FIG. 6 shows a further alternative possibility of connecting printed circuit board 31 to heat conducting plates I 9 and II 32, in which there is no direct thermal contact between plates 9 and 32.
- Valve coils 12 are mechanically attached to the second heat conducting plate 32 without the use of spring plates.
- Warming plate 32 is with Screwed housing 14.
- 64 denotes a double press-in contact which serves for the electrical connection of the upper circuit board 31 to a valve coil or for thermal contact with the heat conducting plates 9 and 32. Double press-in contacts 64 then also bring about thermal contact between the two heat-conducting plates.
- the ECU housing 14 shown in Fig. 7 has a lid 35 made of a metal such as aluminum. Cover 35 is glued to housing 14.
- heat conducting plate 9 rests on a support surface 34 molded into the controller housing 14. Above this support surface, on the opposite side of plate 9, metal cover 35 partially rests on support surface 34 ', so that plate 9 is held by cover 35.
- a particularly good heat dissipation to the external environment is produced by connecting the heat conducting plate 9 to the metal cover 35.
- FIG. 8 shows a variant of an ECU in which the additional board 36 is laminated onto the opposite second surface of the heat-conducting plate 9, as is also the main board 31, the additional board being electrically connected to the main board 31 via a flexible film 59.
- Foil 59 can be connected to the circuit board (s) by means of stamp soldering or this is produced together with the circuit board in a lamination process.
- 31, 9 and 36 form a circuit board assembly which is fastened to the controller housing 14 by metal pins 60.
- the circuit board assembly is fastened to metal pins 60 by means of a riveted connection 61 or a caulking connection 62, with corresponding tapered sections of the pins 60 engaging in suitably positioned recesses in the assembly.
- metal pins 60 are inserted into the plastic controller housing 14 during its manufacture Positions injected. If the tapered sections of the pins 60 are suitably dimensioned, there are bearing surfaces 63 lying at a height, which represent a particularly advantageous possibility for the vertical positioning of the circuit board assembly.
- Additional board 36 is attached to cover 35.
- An electrical connection to main board 31 is made via flexible film 59.
- Additional board 36 can provide electronic assemblies for additional functions such as TPMS, DDS or other functions.
- a punched grid 37 is provided for fastening the valve coils 12, to which the coil contacts 65, which are designed to be resilient, are first welded during manufacture. After the coil is fastened, leadframe 37 is inserted into the ECU housing, which is held by clawing spring plates. Nut or rivet 38 thermally connects the assembled printed circuit board to heat conducting plate 9 by means of bolt 39.
- Bolt 39 is made of copper or a suitable copper / tin alloy for reasons of a thermal expansion coefficient that is adapted as far as possible.
- the ECU shown in FIG. 10 comprises, in addition to heat conducting plate 9, a further heat conducting plate III 40, which is connected to plastic cover 8.
- Thermally conductive plate 40 is thermally conductive via thermal conductive spring 41 or via a thermal conductive cushion (reference numeral 42 in FIG. 11) with thermal conductive plate 9 connected.
- spring plates 45 are arranged in the region of the coils, with which the coils are contacted.
- heat conducting plate III 40 is guided to the outside into a peripheral region of cover 35, so that it is thermally in direct contact with the ambient air.
- This cooling measure is particularly advantageous since the additional cooling plate can be attached to cover 35 in a simple manner by means of an adhesive connection.
- thermally conductive connection from the inside of plate 40 via heat-conducting pads 42 to circuit board 31, to further heat-conducting plate 9 or directly to the surface of an electronic component 43 to be cooled, for example the integrated power electronics of the ECU.
- Thermally conductive cushion 42 can deform plastically and / or elastically.
- a heat conductor plate 31 made of Al with heat conducting plate 9 is connected by Cu plate 44, which is expediently connected by gluing with Al plate 31 and pressed into circuit board 9. This results in an improved dissipation of the heat from the circuit board to the heat conducting plate. Compared to an alternative Cu rivet that can be used, the heat dissipation of the illustrated Cu plate 44 pressed into the guide plate is increased.
- FIG. 13 shows how said copper sheet 44 is positioned on part of the surface of heat conducting plate 9.
- the glued surface is dimensioned such that it lies within the spring elements 45 (see also FIG. 10).
- 14 shows a connection area between metal cover 35 and housing wall 14 '.
- Friction welding contour 46 which runs at the edge of the cover, forms a material connection between cover 35 and housing wall 14'.
- Contour 46 is trough-shaped and can be filled with adhesive 49 or a sealing material.
- Web 48 engages in chambers 47 integrally or sealingly.
- the use of two chambers 47 not only results in a particularly firm connection and tightness, but it also creates a possibility of using the housing 14 universally both for closing with a metal cover and with a plastic cover.
- a cover that can be separated from the controller housing has the advantage that the subsequent installation of additional boards for additional functions in the sense of a modular concept is possible in a simple manner (see additional board on the lid in FIG. 10).
- FIG. 15 shows, similar to FIG. 12, the thermal connection of printed circuit board 31 to heat conducting plate 9.
- a thermal coupling of plates 31 and 9 is produced by Cu rivet 55, rivet 55 being integrally bonded to Cu plate 50.
- the attachment to plate 50 is expediently carried out by means of a thin adhesive layer 69.
- Cu plate 50 is also bonded to heat conducting plate 9.
- FIG. 16 schematically shows a possibility for the mechanical and electrical connection of a small additional printed circuit board 51 (baby board), which carries additional, optionally optional electronic components, to a printed circuit board 31 in the ECU.
- Contact pins 52 are connected to the corresponding guide plate 31 at one end via a press-in contact 53 and at the other end via an SMD contact 54.
- a controller housing 14 made by injection molding of plastic is screwed to valve block 13.
- Metal bodies 172 are embedded in controller housing 14 and connected to the unit formed from printed circuit board 26 and cooling plate 9 by screws 171. In the assembled state, these end faces rest directly on valve block 13.
- Printed circuit board 26 is glued or laminated onto metal plate 4 for cooling.
- the assembly thus formed is fixed in the housing 14 by placing and fastening the metal plate 9 on the end faces of the metal bodies 172 facing away from the valve block.
- magnet coils 12 are supported elastically against the fixed metal plate 9 via elastomer rings 176 and are thus pressed with their metallic yokes 68 against the surface of the valve block 13.
- Wall 14 'of controller housing 14 forms electronics room 177, which is sealed off from the environment by means of a circumferential seal 179 to valve block 13. Room 177 is closed at the top by cover 8, which is attached to wall 14 'by means of friction welding (see area 1715).
- the contact surfaces of the metal body 172, which rest on the valve block 13, are located within the sealed area.
- ECU housing 14 is connected to valve block 13 with screws (not shown) by means of metallic sleeves 1711 embedded in controller housing 14.
- metallic sleeves 1711 embedded in controller housing 14.
- a minimal residual gap is provided between the end face of the sleeves 1711 and the surface of the valve block 13 in the unloaded state, which is caused by elastic deformation of the housing 14 when the fastening screws (not shown) are tightened is closed.
- solenoid coils 12 are replaced by elastomer rings 176 with stop surfaces 1720 incorporated in yoke plates 68 (see rich 1717) pressed against the honeycomb-shaped partitions of the downwardly open housing 14 and thus axially fixed.
- stop shoulders are lifted off the intermediate walls of housing 14 when the end faces of yokes 68 are placed on valve block 13 (see area 1716).
- the controller housing 14 shown in FIG. 18 largely corresponds to the controller housing in FIG. 18, except for the fixing of the metal plate 9.
- the heat-conducting metal bodies 172 are connected to metal plate 9 by caulking 1718 of a section of the metal body 172 provided for this purpose , In the area of the caulking to be carried out, a suitable recess 1721 is provided in the printed circuit board 26.
- the heat-conducting metal bodies are designed as sleeves 1714 in FIG. 19.
- Sleeves 1714 can be used particularly advantageously via screws 1713 at the same time for fastening the controller housing 14 to the valve block 13.
- circuit board 26, cooling plate 9 and controller housing 14 are fixed to hydraulic block 13 with screws 1713 before cover 8 can be mounted on housing 14. In this case, independent installation of the HCU and ECU is not possible.
- Printed circuit board 31 is connected to an aluminum plate 9 used for cooling by a lamination process.
- the arrangement of the printed circuit board and the cooling plate is made via press-in connections 203 of the plug contacts and by means of several bonds 202 firmly fixed. There is no direct metallic connection between the cooling plate 9 serving as a heat sink and the valve block 13.
- the circuit board (not shown) is also connected to the controller housing via press-in contacts 203.
- Housing 14 is screwed to valve block 13 by means of screws which are inserted through sleeves 2111. There is also no direct metallic connection between the aluminum plate (not shown) and the valve block (not shown).
- a resilient sheet 2123 with a complex geometry is additionally pressed into the controller housing 14.
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Abstract
Die elektronische Kontrolleinheit (14) ist für die Verbindung mit einem Hydraulikaggregat (13) über einen magnetischen Stecker, insbesondere in Kraftfahrzeugbremssystemen vorgesehen und umfasst: einen aus Gehäusewandungen (14') gebildeten Bereich zur Aufnahme mehrerer in diesem Bereich angeordneter Ventilspulen (12), einen Gehäusedeckel (8, 35), mindestens eine erste Leiterplatte (31, 5) zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und einer elektrischen Kontaktierung und eine erste Wärmeleitplatte (9, 32) zur Abführung von Wärme der elektronischen Bauelemente, wobei die erste Wärmeleitplatte flächig mit der ersten Leiterplatte verbunden ist und mindestens ein thermisches Verbindungselement (4, 15) vorgesehen ist, welches zwischen erster Leiterplatte/n und erster Wärmeleitplatte/n eine Thermobrücke herstellt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mit dieser Kontrolleinheit zusammenwirkende Pumpenantriebseinheit, bei der eine Motorgrundplatte (22) für die elektronischen Leistungsbauelemente des Motors vorgesehen ist. Beschrieben ist weiterhin ein elektrohydraulisches Steuergerät, bei dem ein oder mehrere längliche Wärmeleitelemente (172) vorgesehen sind, die mit Hydraulikblock (13) und Kühlelement (9) zur Bildung einer Thermobrücke in Kontakt stehen. Dabei ist eine Längsseite der Wärmeleitelemente (172) mit dem Hydraulikblock oder dem Kühlelement (9) kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden und jeweils deren gegenüberliegende Längsseiten (1712) liegen ohne die kraftschlüssige Verbindung lösbar auf dem Hydraulikblock oder dem Kühlelement flächig auf.
Description
Elektronische Kontrolleinheit für Kraftfahrzeugbremssysteme
Die Erfindung betrifft eine elektronische Kontrolleinheit gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, eine Pumpenantriebseinheit gemäß Oberbegriff von Anspruch 19, ein Verfahren zur Herstellung sowie ein elektrohydraulisches Steuergerät gemäß Oberbegriffen der Ansprüche 24 und 25.
Aus der EP 0 520 047 Bl (P 7129) ist ein ABS-Steuergerät bekannt, welches nach dem Prinzip eines sogenannten "magnetischen Steckers" mit beweglichen, elastisch gehaltenen Ventilspulen in einem Elektronikgehäuse aufgebaut ist. Die E- lektronikeinheit (ECU) mit integrierter Leiterplatte und den Ventilspulen ist dabei steckbar mit einem Ventilblock (HCU) verbunden, welcher die Ventildome und weitere Hydraulikkomponenten des Bremsenaggregats umfasst. Die ECU umfasst weiterhin einen integrierten Stecker zum Anschluss eines Verbindungskabels (z.B. Radsensorkabel). Steuergeräte nach diesem Prinzip haben sich im Automobilbau durchgesetzt und werden daher weit verbreitetet für vielfältige Regelungsaufgaben (z.B. ABS, ESP etc.) in KraftfahrzeugbremsSystemen eingesetzt.
Wie aus der DE 197 43 842 AI (P 9117) hervorgeht, ist es auch bereits bekannt, in ABS-Steuergeräten zur Kühlung der elektronischen Bauelemente Kühlplatten aus Aluminium einzusetzen, wobei diese auch schon flächig mit den Trägerplatten, welche die elektronischen Bauelemente und die Leiterbahnen tragen, verbunden worden sind. Das Reglergehäuse, welches in vielen Fällen aus Kunststoff besteht dient sehr häufig als Halterahmen für die Ventilspulen und zur Aufnahme der elektronischen Bauteile einschließlich der Kühlplatte. In einigen Fällen sind auch die Deckel des Reglergehäuses aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt worden, wobei die Kühlplatten mit diesem auch bereits durch
entsprechende Wärmeleitelemente in thermischen Kontakt gebracht worden sind.
Schließlich ist aus der DE 100 11 807 AI (P 9817) ein Steuergerät für eine "brake-by wire"- Bremsanlage mit Zielrichtung elektrohydraulische Bremse (EHB) bekannt. Diese Schrift stellt bereits ein Reglergehäuse mit einem Deckel aus Aluminium mit Rippen oder Noppen zur verbesserten Kühlung der darin enthaltenen elektronischen Bauelemente dar, wobei der Aluminiumdeckel über eine umlaufende Dichtung an das Reglergehäuse angebunden ist. Wegen des hohen Anteils an schwierig zu fertigenden Metallteilen ist die beschriebene Konstruktion für die Massenfertigung noch nicht ausreichend optimiert.
Ein anderes Beispiel für einen mit einem Ventilblock verbundenen aktuellen Regler für ein Fahrdynamiksteuergerät, geeignet für ABS und ESP, nach dem Stand der Technik ist weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 20 und 21 näher beschrieben. Auch diese Konstruktion erfüllt noch nicht in ausreichendem Maße die gestellten Anforderungen an ein modernes elektrohydraulisches Steuergerät für Kraftfahrzeugbremssysteme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches Steuergerät der eingangs genannten Art mit noch weiter verringertem baulichen als auch funktioneilen Mitteleinsatz weiterhin funktionssicher zu gestalten, wobei besonders gute Voraussetzungen zur Ableitung der durch die elektronischen Bauelemente erzeugten Wärme realisiert werden sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine neue elektronische Kontrolleinheit (Regler) gemäß Anspruch 1 für die Verbindung mit einem Hydraulikaggregat über einen magnetischen Stecker,
insbesondere in Kraftfahrzeugbremssystemen.
Das erfindungsgemäße sogenannte Reglergehäuse dient primär zur Aufnahme von elektronischen Regelbaugruppen. Das Reglergehäuse kann über elektrische und hydraulische Schnittstellen mit einer Hydraulikeinheit auf an sich bekannte Weise zu einem elektrohydraulischen Steuergerät verbunden werden. Gemäß dem an sich bekannten Prinzip des magnetischen Steckers sind die Spulen für die Hydraulikventile im Reglergehäuse angeordnet. Beim Zusammenfügen von Regler und Ventilblock werden die Spulen über die aus dem Block hervorragenden Dome der Hydraulikventile geschoben. Das beschriebene elektrohydraulische Steuergerät wird bevorzugt in elektronischen Kraftfahrzeugbremssystemen, insbesondere mit ESP- Funktionalität, eingesetzt.
Nach der Erfindung können vorteilhaft neuartige elektronische Zusatzfunktionen in eine elektronische Kontrolleinheit integriert werden. Dabei werden die üblichen elektromechani- schen Anforderungen an ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeugbremssystem, wie mechanische Robustheit, Betriebssicherheit, Standzeit, elektrische Betriebssicherheit, thermische Betriebssicherheit, optimale Ausnutzung des Bauraums, geringer Herstellungsaufwand etc. weiterhin teilweise ausreichend erfüllt bzw. in einigen Punkten sogar mehr als erfüllt.
Die Kontrolleinheit ist für die üblichen elektronischen Steuer- und Regelaufgaben, wie Antiblockiersystem (ABS) , Gierratenregelung bzw. elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP, TCS) usw. geeignet. Besonders geeignet ist die Kontrolleinheit für moderne elektrische Bremssysteme mit hohen Anforderungen .
Das elektronische integrierte Kraftfahrzeugbremsensteuergerät besteht aus den Elementen elektronisches Reglergehäuse (ECU) , hydraulischer Block mit Hydraulikventilen (HCU) und Pumpenantrieb (PA) .
Die elektronische Kontrolleinheit gemäß der Erfindung besitzt unter anderem den Vorteil, dass keine aufwendigen bisher notwendigen Flüssigkeitsabdichtungen erforderlich sind.
Weiterhin besitzt die Erfindung den Vorteil, dass die ECU ohne einen bisher üblichen Gehäusezwischenboden auskommt, wie er bisher als Auflage für die Leiterplatte diente. Hierdurch wird Bauraum für eine zweite, in Richtung der Spulen angeordnete Leiterplatte geschaffen, welche in bekannten Reglergehäusen bislang nicht vorhanden war. Hierdurch können elektrische Anschlüsse der Magnetspulen und insbesondere der Drucksensoren zusammengefasst werden. Außerdem entsteht durch den Einsatz einer zweiten Leiterplatte mehr Fläche, welche zur Kühlung genutzt werden kann.
Durch die Möglichkeit, die elektrische Anbindung der Spulen an der zweiten Leiterplatte durchzuführen, ergibt sich ein erhöhtes Maß an Flexibilität bei der Anordnung der Spulen. Zudem wird zusätzlicher Raum für Bauelemente auf der ersten Leiterplatte geschaffen.
Die Erfindung betrifft außerdem eine neue Pumpenantriebseinheit gemäß Anspruch 18, welche gegenüber bekannten Lösungen den Vorteil hat, dass die elektronischen Leistungsbauelemente zur Ansteuerung des Motors auf einer Motorgrundplatte aufgebracht sind und dadurch eine vorteilhafte Kühlung ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung setzt sich außerdem mit dem Ziel
auseinander, die Wärmeableitung von der Kühlplatte zur Umgebung noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird unter anderem gelöst durch das elektrohydraulische Steuergerät gemäß Anspruch 24.
Das erfindungsgemäße Steuergerät nach Anspruch 24 besitzt gegenüber den im Stand der Technik bekannten Lösungen eine ganze Reihe von Vorteilen. Durch den ständig wachsenden Funktionsumfang der Elektronik und eine immer weiter zunehmende Integrationsdichte kommt der Ableitung der zunehmenden Verlustwärme der Schaltung eine immer größer werdende Bedeutung zu. Durch die erfindungsgemäße thermische Anbindung eines flächigen Kühlelements (z.B. durch die ins Gehäuse eingebetteten Metallkörper) an den Hydraulikblock wird das Kühlelement und damit auch die empfindlichen elektronischen Halbleiterbauelemente an ein gut wärmeleitfähiges Wärmereservoir mit hoher spezifischer Wärme über eine direkte metallische Verbindung angeschlossen, so dass die notwendige Kühlung der elektronischen Bauelemente durch einen niedrigen thermischen Widerstand entscheidend verbessert wird. Gemäß dem vorgeschlagenen Konzept lässt sich die große Wärmekapazität des Ventilblockes vorteilhaft zur Kühlung nutzen.
Durch die massive Anbindung der zur Kühlung der Leiterplatte verwendete Kühlplatte an die ins Gehäuse eingebetteten Metallkörper z.B. über Schrauben oder durch Verstemmung wird die Gefahr verringert, dass sich die Leiterplatte z.B. in ihren Einpresskontakten verschieben oder sogar lösen kann. Durch diese optimierte Aufhängung der Leiterplatte ergibt sich zusätzlich die Möglichkeit, dass Zusatzleiterplatten zur Integration von z.B. Sensorik auf der Hauptplatine angebracht werden können, ohne dass die zusätzliche Masse für die Leiterplatten-Aufhängung kritisch wäre.
Vorzugsweise können die verwendeten Metallkörper auch als Hülsen ausgebildet sein, so dass der Regler mit der Hydraulik mit entsprechenden durch die Hülsen geführten Schrauben auch mit dem Hydraulikblock an diesen innenliegenden Positionen verbunden sein kann. Die bisherigen, außenliegenden Befestigungshülsen können dann entfallen.
Weiterhin lässt sich mit der beanspruchten Konstruktion mit Jochringen und ohne zusätzliche Kunststoffarme oder mit federnden Stanzgittern vorteilhafterweise eine besonders einfache Spulenaufhängung ohne Umspritzung oder zusätzliche Befestigungselemente realisieren.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der Figuren.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 die mechanische Konstruktion eines elektronischen Reglers,
Fig. 2 einen Querschnitt eines Steuergerätegehäuses für ein ESP-Bremssystem,
Fig. 3 einen Ausschnitt im Bereich der Ventilblockabdichtung zwischen Gehäuse der ECU und der HCU,
Fig. 4 ein Pumpenantriebseinheit mit integrierter Leistungselektronik,
Fig. 5 eine weitere Darstellung der Pumpenantriebseinheit, welche die insbesondere integrierten elektronischen Bauelemente mit den Leistungstreibern darstellt,
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen elektronischen Regler (ECU) mit doppelter Warmeleitplatte,
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung einer ECU mit Metalldeckel,
Fig. 8 eine Darstellung einer ECU mit zwei auf einen Kühlkörper auflaminierten Leiterplatten,
Fig. 9 eine weitere Darstellung eines ECU-Gehäuses mit Leiterplatte, Warmeleitplatte und neuer Spulenan- bindung,
Fig. 10 eine weitere Darstellung eines ECU-Gehäuses mit alternativer Kühlung im Deckel,
Fig. 11 eine weitere Darstellung eines ECU-Gehäuses mit Wärmeleitkissen,
Fig. 12 ein Beispiel einer ECU mit verbesserter Wärmekopplung zwischen Warmeleitplatte und Leiterbahnträgerplatte,
Fig. 13 eine Warmeleitplatte in Aufsicht,
Fig. 14 die Anbindung des ECU-Deckels an das ECU-Gehäuse,
Fig. 15 ein weiterer Vorschlag für eine verbesserte Wärme-
kopplung zwischen Warmeleitplatte und Leiterbahnträgerplatte,
Fig. 16 eine Montagemöglichkeit für eine zusätzliche Leiterplatte,
Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Bremsenregel- aggregats im Querschnitt mit durchgehenden zylin- derförmigen Metallkühlkörpern,
Fig. 18 ein weiteres Beispiel zur Befestigung der Metallkühlkörper ähnlich Fig. 17,
Fig. 19 ein weiteres Beispiel in Anlehnung an das Konzept in Fig. 17 mit wärmeleitenden Schrauben,
Fig. 20 ein Reglergehäuse nach dem Stand der Technik mit Kühlplatte und
Fig. 21 ein weiteres Reglergehäuse nach dem Stand der Technik mit Federblech.
Fig. 1 zeigt eine auf einer HCU 13 aufgesetzte ECU 14. In die ECU ist eine Anordnung aus Leiterplatte 31, mit genau einer Warmeleitplatte 9 aus Aluminium und einer weiteren Leiterplatte 3 in das Reglergehäuse 14 der ECU eingesetzt. Gehäuse 14 ist gegenüber der HCU im Bereich der Gehäusewand 14' mittels einer umlaufenden Dichtung 1 abgedichtet. Dichtung 1 wird bevorzugt aus Schlauchmaterial gefertigt und in eine Gehäusenut eingesetzt. In der Anordnung aus Leiterplatten 31 und 3 sowie Warmeleitplatte 9 stellt zylinderförmiger Wärmeleitkörper 4 (im Beispiel ist zur Vereinfachung lediglich ein Wärmeleitkörper dargestellt) nicht nur eine Wärmeleitbrücke dar, sondern es wird gleichzeitig ein elektri-
scher Kontakt zwischen den beiden Leiterplatten 31 und 3 hergestellt. Wärmeleitkörper 4 besteht bevorzugt aus dem gleichen Material wie die Warmeleitplatte 9. Dies bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Platte 9 Wärmeleitkörper 4 nicht zu einer übermäßigen mechanischen Beanspruchung bis hin zur Zerstörung der Leiterplattenanordnung führt. Bevorzugt ist Wärmeleitkörper 4 in ein Kunststoffmaterial eingebettet, insbesondere eingespritzt. Zur elektrischen Kontaktierung der Ventilspulen 12 sind deren Spulendrähte 3 mittels Stempellöten mit Leiterplatte 3 verbunden. Auf der weiteren Leiterplatte 3 können bevorzugt ebenfalls, wie auf Leiterplatte 31 weitere, zusätzliche elektronische Bauelemente angeordnet sein. Die dargestellten Spulen 12 tauchen im dargestellten Beispiel beim Zusammenfügen von ECU und HCU in eine Senkung in der Oberfläche der HCU ein. Hierzu besitzt Spule 12 ein C- förmiges Joch 6, welches in thermischem Kontakt mit HCU 13. Hierdurch lässt sich der erforderliche Bauraum (Bauhöhe) des Steuergerätes merklich reduzieren.
In Fig. 2 wird an Stelle von eines Wärmeleitkörpers aus Aluminium 4 zur Herstellung eines thermischen Kontakts innerhalb der Leiterplattenanordnung aus Fig. 1 ein dehnbares, federndes Wärmeleitelement 15, zweckmäßigerweise ähnlich einer Cu-Feder, verwendet.
In Fig. 3 ist eine am Rand der HCU umlaufende Dichtungsnut 58 dargestellt, welche als Ausnehmung in der mit der ECU in Verbindung stehenden Oberfläche der HCU eingearbeitet ist. In Nut 58 greift Klemmschwert 70 des ECU-Deckels ein, welcher durch Auffüllen von Nut 58 mit einem geeigneten Klebe- und/oder Abdichtmittel 49 abgedichtet wird. Diese Konstruktion bietet den Vorteil, dass diese nicht nur dichtet, sondern auch eine hohe Haltekraft besitzt, so dass keine zu-
sätzliche Befestigung des Deckels mehr erforderlich ist.
Figuren 4 und 5 zeigen eine Pumpenantriebseinheit 18 mit Motorgrundplatte 22 aus Kunststoff. In Platte 22 sind Einpresskontakte 16 eingespritzt. Weiterhin ist in diese eine Leiterplatte 26 zur Aufnahme der Elektronik eingelegt. Platte 22 besitzt außerdem nicht dargestellte Kunststoffhalter, z.B. aus PPA, mit denen Bürsten 23 auf Grundplatte 22 befestigt werden. In die Halter können spezielle Kontakte bereits eingeformt sein. Die Elektronik der Pumpenantriebseinheit ist über eine an sich bekannte Durchführung (Bezugszeichen 30 in Fig. 6) mit der ECU verbunden, wobei die Durchführung durch die HCU geführt ist. Die Durchführung hat die Form eines länglichen Stabes mit einem männlichen elektrischen Stecker, der beim Zusammenbau in Buchse 25 eingreift, welche mit Platte 22 verbunden ist. In der ECU ist ebenfalls ein Stecker zum Kontakt mit dem länglichen Stab vorgesehen. Auf der dem Ventilblock zugewandten Seite von Leisterplatte 17 befinden sich toleranzausgleichende Wärmeleitelement 21 aus einem weichen, elastischem Material, welche mit den Leistungsbauelementen des Motors in thermischem Kontakt stehen.
Durch Wärmeleitplatten 21, welche großflächig auf Ven- tilbllock 13 aufliegen, wird die Wärme der Leistungsbauelemente des Motors direkt nach dem Prinzip eines "heatsink" zum Metallkörper des Ventilblocks 13 besonders effektiv abgeleitet.
In Fig. 6 ist eine weitere alternative Möglichkeit der Verbindung von Leiterplatte 31 mit Wärmeleitplatten I 9 und II 32 dargestellt, bei der kein direkter thermischer Kontakt zwischen Platten 9 und 32 besteht. An der zweiten Warmeleitplatte 32 sind Ventilspulen 12 mechanisch ohne die Verwendung von Federblechen befestigt. Warmeleitplatte 32 ist mit
Gehäuse 14 verschraubt. 64 bezeichnet einen Doppeleinpresskontakt, welcher zur elektrischen Verbindung der oberen Leiterplatte 31 mit einer Ventilspule oder zum thermischen Kontakt mit den Wärmeleitplatten 9 und 32 dient. Durch Doppeleinpresskontakte 64 wird dann auch ein thermischer Kontakt zwischen den beiden Wärmeleitplatten herbeigeführt.
Das in Fig. 7 dargestellte ECU-Gehäuse 14 weist einen Deckel 35 aus einem Metall, wie Aluminium auf. Deckel 35 ist mit Gehäuse 14 verklebt. Warmeleitplatte 9 liegt in diesem Beispiel auf einer im Reglergehäuse 14 eingeformten Auflagefläche 34 auf. Oberhalb dieser Auflagefläche, auf der gegenüberliegenden Seite von Platte 9, liegt Metalldeckel 35 partiell auf Auflagefläche 34' auf, so dass Platte 9 durch Deckel 35 gehalten wird. Durch die Verbindung der Warmeleitplatte 9 mit Metalldeckel 35 wird eine besonders gute Wärmeableitung zur äußeren Umgebung hergestellt.
Fig. 8 zeigt eine Variante einer ECU, bei der die Zusatzplatine 36 auf gegenüberliegendenden zweiten Fläche der Warmeleitplatte 9 - wie auch Hauptplatine 31 - auflaminiert ist, wobei die Zusatzplatine elektrisch über eine flexible Folie 59 mit Hauptplatine 31 verbunden ist. Folie 59 kann durch Stempellöten mit der oder den Leiterplatten verbunden sein oder diese wird in einem Laminierungsprozess gemeinsam mit der Leiterplatte hergestellt. 31, 9 und 36 bilden eine Platinenbaugruppe, welche durch Metallstifte 60 an Reglergehäuse 14 befestigt wird. Die Befestigung der Platinenbaugruppe an Metallstiften 60 erfolgt durch eine Nietverbindung 61 oder eine Stemmverbindung 62, wobei entsprechende verjüngte Abschnitte der Stifte 60 in geeignet positionierte Ausnehmungen der Baugruppe eingreifen. Zur vereinfachen Herstellung sind Metallstifte 60 in das aus Kunststoff bestehende Reglergehäuse 14 während dessen Herstellung in vorgegebenen
Positionen eingespritzt. Werden die verjüngten Abschnitte der Stifte 60 geeignet dimensioniert, ergeben sich auf einer Höhe liegende Auflageflächen 63, welche eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur vertikalen Positionierung der Platinenbaugruppe darstellen.
In Fig. 9 ist Zusatzplatine 36 an Deckel 35 befestigt. Eine elektrische Verbindung zu Hauptplatine 31 erfolgt über flexible Folie 59. Zusatzplatine 36 kann elektronische Baugruppen für Zusatzfunktionen, wie TPMS, DDS oder andere Funktionen bereitstellen. Zur Befestigung der Ventilspulen 12 ist ein Stanzgitter 37 vorgesehen, an welches bei der Herstellung zunächst die Spulenkontakte 65 angeschweißt werden, welche federnd ausgelegt sind. Nach der Spulenbefestigung wird Stanzgitter 37 in das ECU-Gehäuse eingesetzt, wobei dieses über verkrallende Federbleche gehalten wird. Mutter oder Niet 38 verbindet die bestückte Leiterplatte über Bolzen 39 thermisch mit Warmeleitplatte 9. Bolzen 39 besteht aus Gründen eines möglichst angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aus Kupfer oder einer geeigneten Kupfer/Zinn-Legierung. 66 bezeichnet einen Cu-Pin, welcher in Warmeleitplatte 9 eingepresst ist. Dieser steht mit elektronischem Bauelement 67 in thermischem Kontakt. Durch die vorgeschlagene Spulenkontaktierung und Befestigung mittels einer federnden Aufhängung 67 ergibt sich eine verbesserte Ableitung der in den Spulen entstehenden Wärme. In diesem Zusammenhang ist auch der dargestellte direkte Kontakt des Spulenjochs 68 mit dem Ventilblock vorteilhaft.
Die in Fig. 10 dargestellte ECU umfasst neben Warmeleitplatte 9 eine weitere Warmeleitplatte III 40, welche mit Kunst- stoffdeckel 8 verbunden ist. Warmeleitplatte 40 ist über Wärmeleitfeder 41 oder über ein Wärmeleitkissen (Bezugszeichen 42 in Fig. 11) mit Warmeleitplatte 9 thermisch leitend
verbunden. Auf der den Ventilspulen zugewandten Seite der Warmeleitplatte 9 sind im Bereich der Spulen Federbleche 45 angeordnet, mit denen die Spulen kontaktiert werden.
In der ECU gemäß Fig. 11 ist Warmeleitplatte III 40 nach außen in einen Umfangsbereich von Deckel 35 geführt, so dass diese thermisch in direktem Kontakt mit der Umgebungsluft steht. Diese Kühlmaßnahme ist besonders vorteilhaft, da sich die zusätzliche Kühlplatte auf einfache Weise mittels einer Klebeverbindung an Deckel 35 befestigen lässt. Weiterhin besteht eine thermisch leitende Verbindung von der Innenseite von Platte 40 über Wärmeleitkissen 42 zu Leiterplatte 31, zur weiteren Warmeleitplatte 9 oder direkt zur Oberfläche eines zu kühlenden elektronischen Bauelements 43, zum Beispiel der integrierten Leistungselektronik der ECU. Wärmeleitkissen 42 kann sich plastisch und/oder elastisch verfor- men.
In Fig. 12 ist eine Wärmeleiterplatte 31 aus AI mit Warmeleitplatte 9 durch Cu-Blech 44 verbunden, welches zweckmäßigerweise durch Kleben mit AI-Platte 31 verbunden und in Leiterplatte 9 eingepresst wird. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Ableitung der Wärme von der Leiterplatte zur Warmeleitplatte. Im Vergleich zu einem alternativ einsetzbaren Cu-Niet ist die Wärmeableitung des dargestellten, in die Leitplatte gepressten Cu-Blechs 44 erhöht.
In Fig. 13 ist gezeigt, wie das besagte Cu-Blech 44 auf einem Teil der Oberfläche von Warmeleitplatte 9 positioniert ist. Die aufgeklebte Fläche ist so bemessen, dass Sie innerhalb der Federelemente 45 (siehe auch Fig. 10) liegt.
Fig. 14 stellt einen Verbindungsbereich zwischen Metalldeckel 35 und Gehäusewand 14' dar. Reibschweißkontur 46, welche am Rand des Deckels verläuft, bildet eine stoffschlüssige Verbindung von Deckel 35 mit Gehäusewand 14'. Kontur 46 ist wannenförmig ausgebildet und kann mit Klebstoff 49 oder einem Dichtmaterial gefüllt sein. Steg 48 greift dabei in Kammern 47 Stoffschlüssig oder abdichtend ein. Durch die Verwendung von zwei Kammern 47 ergibt nicht nur eine besonders feste Verbindung und Dichtigkeit, sondern es wird zudem eine Möglichkeit geschaffen, das Gehäuse 14 universell sowohl zum Verschließen mit einem Metalldeckel, als auch mit einem Kunststoffdeckel zu verwenden. Dabei hat ein vom Reglergehäuse trennbar gestalteter Deckel den Vorteil, dass der nachträgliche Einbau von Zusatzplatinen für Zusatzfunktionen im Sinne eines modularen Konzepts auf einfache Weise möglich wird (siehe Zusatzplatine am Deckel in Fig. 10) .
Fig. 15 zeigt ähnlich Fig. 12 die thermische Anbindung von Leiterplatte 31 an Warmeleitplatte 9. Im hier dargestellten Beispiel wird eine thermische Kopplung der Platten 31 und 9 durch Cu-Niet 55 hergestellt, wobei Niet 55 stoffschlüssig an Cu-Platte 50 angebunden ist. Die Befestigung an Platte 50 erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer dünnen Klebschicht 69. Cu-Platte 50 ist mit Warmeleitplatte 9 ebenfalls stoffschlüssig verbunden.
Fig. 16 zeigt schematisch eine Möglichkeit zur mechanischen und elektrischen Verbindung einer kleinen Zusatzleiterplatte 51 (Babyboard) , welche zusätzliche, ggf. optionale elektronische Bausteine trägt, mit einer Leiterplatte 31 in der ECU. Kontaktstifte 52 sind an einem Ende über einen Einpresskontakt 53 und am anderen Ende über einen SMD-Kontakt 54 an die entsprechende Leitplatte 31 angebunden.
In Fig. 17 ist ein durch Spritzgießen von Kunststoff hergestelltes Reglergehäuse 14 mit Ventilblock 13 verschraubt. Metallkörper 172 sind in Reglergehäuse 14 eingebettet und über Schrauben 171 mit der aus Leiterplatte 26 und Kühlplatte 9 gebildeten Einheit verbunden. Diese liegen im montierten Zustand mit ihren Stirnflächen direkt auf Ventilblock 13 auf. Leiterplatte 26 ist zur Kühlung auf Metallplatte 4 aufgeklebt oder auflaminiert . Die so gebildete Baugruppe wird im Gehäuse 14 durch Auflegen und Befestigen der Metallplatte 9 auf den ventilblockabgewandten Stirnseiten der Metallkörper 172 fixiert. Magnetspulen 12 stützen sich in diesem Beispiel über Elastomerringe 176 elastisch gegen die fixierte Metallplatte 9 ab und werden so mit ihren metallischen Jochen 68 gegen die Oberfläche des Ventilblockes 13 gedrückt. Wand 14' von Reglergehäuse 14 bildet Elektronikraum 177, welcher mittels umlaufender Dichtung 179 zum Ventilblock 13 hin gegen die Umgebung abgedichtet wird. Nach oben wird Raum 177 durch Deckel 8 verschlossen, welcher mittels Reibschweißen an Wand 14' befestigt ist (siehe Bereich 1715). Die Auflageflächen der Metallkörper 172, die auf Ventilblock 13 aufliegen, befinden sich dabei innerhalb des abgedichteten Bereiches. ECU-Gehäuse 14 wird mittels im Reglergehäuse 14 eingebetteten metallischen Hülsen 1711 mit Ventilblock 13 mit nichtgezeichneten Schrauben verbunden. Um eine sichere Auflage der Metallkörper 172 auf dem Ventilblock 13 zu gewährleisten, ist im unbelasteten Zustand ein minimaler Restspalt zwischen der Stirnseite der Hülsen 1711 und der Oberfläche des Ventilblocks 13 vorgesehen, der beim Anziehen der Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) durch elastische Verformung des Gehäuses 14 geschlossen wird.
Vor der Montage des Reglergehäuses 14 auf Ventilblock 13 werden Magnetspulen 12 durch Elastomerringe 176 mit in Jochbleche 68 eingearbeiteten Anschlagflächen 1720 (siehe Be-
reich 1717) gegen die wabenförmigen Zwischenwände des nach unten offenen Gehäuses 14 gedrückt und so axial fixiert. Bei der Montage auf Ventilblock 13 werden beim Aufsetzen der Stirnseiten der Joche 68 auf Ventilblock 13 die Anschlagschultern von den Zwischenwänden des Gehäuses 14 abgehoben (siehe Bereich 1716) .
Das in Fig. 18 dargestellte Reglergehäuse 14 entspricht wei- testgehend dem Reglergehäuse in Fig. 18, bis auf die Fixierung der Metallplatte 9. In diesem Beispiel sind die wärmeleitenden Metallkörper 172 über eine Verstemmung 1718 eines dafür vorgesehenen Abschnitts des Metallkörpers 172 mit Metallplatte 9 verbunden. Im Bereich der vorzunehmenden Verstemmung ist in Leiterplatte 26 eine geeignete Ausnehmung 1721 vorgesehen.
Im Gegensatz zu den Beispielen in Figuren 17 und 18 sind in Fig. 19 die wärmeleitenden Metallkörper als Hülsen 1714 ausgebildet. Hülsen 1714 lassen sich dabei besonders vorteilhaft über Schrauben 1713 gleichzeitig zur Befestigung des Reglergehäuses 14 auf Ventilblock 13 heranziehen. In diesem Fall werden Leiterplatte 26, Kühlplatte 9 und Reglergehäuse 14 mit Schrauben 1713 an Hydraulikblock 13 fixiert, bevor Deckel 8 auf Gehäuse 14 montiert werden kann. Eine unabhängige Montage von HCU und ECU ist in diesem Fall nicht möglich.
Fig. 20 zeigt eine mit der HCU bereits verbundenes Reglergehäuse 14 (ECU) zur Aufnahme der Ventilspulen 12 und der E- lektronik gemäß dem Stand der Technik. Leiterplatte 31 ist mit einer zur Kühlung verwendeten Aluminiumplatte 9 durch ein Laminierungsverfahren verbunden. Die Anordnung aus Leiterplatte und Kühlplatte wird über Einpressverbindungen 203 der Steckerkontakte und mittels mehrerer Verklebungen 202
fest fixiert. Eine direkte metallische Verbindung zwischen der als Wärmesenke dienenden Kühlplatte 9 und Ventilblock 13 existiert nicht.
In einem ebenfalls bereits bekannten Reglergehäuse 14 gemäß Fig. 21 ist die Leiterplatte (nicht dargestellt) mit dem Reglergehäuse ebenfalls über Einpresskontakte 203 verbunden. Gehäuse 14 wird mittels Schrauben, die durch Hülsen 2111 gesteckt werden, mit Ventilblock 13 verschraubt. Eine direkte metallische Verbindung zwischen der Aluminiumplatte (nicht dargestellt) und Ventilblock (nicht dargestellt) e- xistiert ebenfalls nicht. Um eine axiale Fixierung der Magnetspulen 2019 zu erreichen, ist zusätzlich ein federndes Blech 2123 mit komplexer Geometrie in das Reglergehäuse 14 eingepresst .
Bezugszeichenliste
1 Ventilblockabdichtung
2 verschweißter Deckel mit Halterahmen für Aluminium Warmeleitplatte
3 heißverstemmter oder verlöteter Draht der Ventilspule
4 Aluminium Wärmeleitkörper, welche in die Aluminium- Wärmeleitplatte eingegossen sind
5 zweiseitig bestückbare Bauelementträgerplatte (PCB) zur Befestigung von Spulen und Drucksensoren
6 Ventilspule mit niedrigem Widerstand
7 Spulengehäuse in Form einer Honigwabe ohne Boden
8 Gehäusedeckel
9 Warmeleitplatte I
10 Einpresskontakte
11 Anschlussstecker für Steuergerät
12 Ventilspule
13 Hydraulikeinheit (HCU, Ventilblock)
14 Elektronisches Steuergerätegehäuse (ECU) 14 ' Reglergehäusewand
15 Leiterplattenebenenverbinder
16 eingespritzte Einpresskontakte
17 Leiterbahnträger für Motorsteuerung
18 Pumpenantriebseinheit
20 angespritzte Dichtung
21 toleranzausgleichendes Wärmeleitelement
22 Grundplatte aus Kunststoff
23 Motorbürsten
24 Bürstenkontakt
25 Kontaktstecker (weiblich) für Leitungsdurchführung von ECU zu Pumpenantriebseinheit mit Crimp-Verbindung
26 Leiterplatte (PCB)
27 Motorachse
28 Schweißkontakte
Verbindungsdrähte stabförmige Verbindung zum Pumpenantriebseinheit Leiterplatte (PCB) Warmeleitplatte II Auflagefläche Auflagefläche Metalldeckel Zusatzplatine Stanzgitter Mutter oder Niet Bolzen Warmeleitplatte III Wärmeleitfeder Wärmeleitkissen integrierte Leistungselektronik Cu-Blech Federblech Reibschweißkontur Kammern Steg Klebstoff Cu-Platte Zusatzleiterplatte Kontaktelement Einpresskontakt SMD-Kontakt Cu-Niet Fixierungspins Haltesteg Nut flexible Folie Metallstift Nietverbindung Stemmverbindung
63 Auflagefläche
64 Doppeleinpresskontakt
65 Spulenkontakte
66 Cu-Pin
67 federnde Spulenaufhängung
68 Spulenjoch
69 Klebeschicht
70 Klemmschwert
171 Schraube
172 metallische Wärmeleitelemente
176 Elastomerring
177 Elektronikraum 179 Dichtung
1711 Metallhülsen
1712 Auflageflächen
1713 Schraube
1714 Hülse
1715 Verschließbereich des Deckels
1716 Bereich
1717 Bereich
1718 Verstemmung
1720 Anschlagfläche
1721 Ausnehmung
202 Klebeschicht
203 Einpresskontaktverbindungen 2019 Magnetspulen
2111 Hülsen
2123 Blech
Claims
1. Elektronische Kontrolleinheit (14) für die Verbindung mit einem Hydraulikaggregat (13) über einen magnetischen Stecker, insbesondere in Kraftfahrzeugbremssystemen, umfassend - einen aus Gehäusewandungen (14') gebildeten Bereich zur Aufnahme mehrerer in diesem Bereich angeordneter Ventilspulen (12) , - einen Gehäusedeckel (8,35), - mindestens eine erste Leiterplatte (31,5) zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und einer elektrischen Kontaktierung und - eine erste Warmeleitplatte (9,32) zur Abführung von Wärme der elektronischen Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Warmeleitplatte flächig mit der ersten Leiterplatte verbunden ist und dass - mindestens ein thermisches Verbindungselement (4,15) vorgesehen ist, welches zwischen erster Leiterplatte/n und erster Wärmeleitplatte/n eine Thermobrucke herstellt.
2. Elektronische Kontrolleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine oder alle Ventilspule/n mit einer weiteren Leiterplatte (5) oder einer weiteren Warmeleitplatte (32) elektrisch und/oder mechanisch verbunden ist/sind.
3. Elektronische Kontrolleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine oder alle Ventilspule/n mit der ersten Warmeleitplatte (9) mechanisch verbunden sind.
4. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Verbindungselemente (4,15) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Leiterplatten verwendet werden.
5. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Warmeleitplatte mit dem Deckel und/oder dem Gehäuse (14) verschweißt ist.
6. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen an der weiteren Warmeleitplatte mechanisch elastisch angebunden sind.
7. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Leiterplatte (5) zur elektrischen Verbindung der Spulen und insbesondere zur elektrischen Verbindung von Drucksensoren eingesetzt wird.
8. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulengehäuse eine Honigwabenstruktur besitzen.
9. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reglergehäuse mit einem hydraulischen Ventilblock (13) verbunden ist und die Reglerwand (14') mittels einer im Ventilblock vorgesehenen umlaufenden Nut (58) , inbesondere mit mindestens zwei Kammern (47) , abgedichtet wird, wobei nach dem Zusammenfügen von elektronischer Kontrolleinheit und Ventilblock über die Nut eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird.
10. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (8) Ausnehmungen besitzt, durch die ein zur Kühlung vorgesehenes Metallteil nach außen tritt.
11. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (35) aus einem Metall, wie insbesondere Aluminium, besteht.
12. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Metallpins (66) zur Kühlung von integrierten elektronischen Leistungsbauelementen eingesetzt werden, die mit einer der Wärmeleiterplatten thermisch verbunden sind.
13. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zusatzplatinen (36) vorgesehen sind, die mit der Leiterplatte elektrisch verbunden sind.
14. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stanzrahmen oder -gitter (37) vorgesehen ist, der/das zur mechanischen und/oder elektrischen Kontaktierung der Spulen eingesetzt wird, wobei der Stanzrahmen oder das Stanzgitter insbesondere mit dem Reglergehäuse mechanischen fest verbunden ist, wobei der Stanzrahmen oder das Stanzgitter insbesondere Einpresskontaktstifte aufweist, die mit der Leiterplatte eine e- lektrische Verbindung herstellen und die Spulen elastisch gehalten sind.
15. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Deckel (8,35) eine weitere Warmeleitplatte stoffschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist, welcher thermisch über ein Wärmekontaktelement (41,42) an die Leiterplatte und/oder eine Warmeleitplatte (9) angebunden ist.
16. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die metallische Warmeleitplatte (9) , welche nicht aus Aluminium besteht, eine Aluminiumplatte (31) aufgeklebt ist, welche für eine thermische Anbindung der Warmeleitplatte sorgt.
17. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (35) mit Gehäusewand (14') über eine stoffschlüssige Verbindung befestigt ist, welche zwei Wannen (47) umfasst.
18. Elektronische Kontrolleinheit nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzplatine (51) über mindestens ein Kontaktelement (52) mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbunden ist, wobei das Kontaktelement insbesondere auf einer Seite mittels eines Einpresskontakts (53) verbunden ist und auf der anderen Seite mittels eines SMD- Kontakts (54) .
19. Pumpenantriebseinheit (18) für eine elektronische Kontrolleinheit, welche insbesondere mit einer Hydraulikeinheit (HCU) gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche verbunden ist, umfassend einen Elektromotor, welcher eine Antriebsachse antreibt, gekennzeichnet durch eine Motorgrundplatte (22), wobei in dieser die elektronischen Leistungsbauelemente des Motors untergebracht sind.
20. Pumpenantriebseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass Motorgrundplatte (22) mit dem hydraulischen Block (HCU) über ein verformbares Wärmeleitelement (21) thermisch in Kontakt steht.
21. Pumpenantriebseinheit nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabförmiger Motorstecker in die Motorgrundplatte bzw. in eine dort angeordnete Buchse (25) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung steckbar ist.
22. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Kontrolleinheit (14), insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellung eines einen Spulenaufnahmebereich bildenden Rahmen aus Gehäusewänden (14'), - Einlegen einer Leiterplattenanordnung (31,9,3) in einen durch den Rahmen vorgegebenen Bereich, wobei Elemente (56) zur Fixierung der Leiterplattenanordnung am Rahmen vorhanden sind, - Aufsetzen eines Deckels (8) auf die Anordnung, wobei der Deckel Halteelemente (57) umfasst, welche beim Aufsetzten des Deckels eine Fixierung der Leiterplattenanordnung herbeiführen.
23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel mittels eines Reibschweißverfahrens mit dem Gehäuse verbunden wird.
24. Elektrohydraulisches Steuergerät, umfassend einen Halterahmen für elektrische Ventilspulen (12) , welcher insbesondere im wesentlichen aus Kunststoff besteht, einen Leitbahnträger mit zumindest einem wärmenergieerzeugen- den Halbleiterbauelement und mindestens ein flächiges Kühlelement (9) , insbesondere eine Kühlplatte, einen mit dem Halterahmen verbundenen Hydraulikblock mit senkrecht aus einer Oberfläche des Hydraulikblocks herausragenden Ventildomen von magnetisch ansteuerbaren Hydraulikventilen, die innerhalb des Hydraulikblocks angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere längliche Wärmeleitelemente (172) vorgesehen sind, die mit Hydraulikblock (13) und Kühlelement (9) zur Bildung einer Thermobrucke in Kontakt stehen, so dass ein Wärmefluss zwischen Hydraulikblock und Kühlelement ermöglicht wird, wobei eine Längsseite der Wärmeleitelemente (172) mit dem Hydraulikblock oder dem Kühlelement (9) kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist und jeweils deren gegenüberliegende Längsseiten (1712) ohne die kraftschlüssige Verbindung lösbar auf dem Hydraulikblock oder dem Kühlelement flächig aufliegt.
25. Elektrohydraulisches Steuergerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere hohle längliche Wärmeleitelemente (1714) vorgesehen sind, die mit Hydraulikblock und Kühlelement (9) zur Bildung einer Thermobrucke in Kontakt stehen, so dass ein Wärmefluss zwischen Hydraulikblock und Kühlelement ermöglicht wird, wobei das mit dem Hydraulikblock und dem Kühlelement über einen durch das Wärmeleitelement durchgehenden Bolzen oder eine Schraube (1713) kraftschlüssig verbunden ist.
26. Elektrohydraulisches Steuergerät nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass vom Halterahmen umschlossene verschiebbare Ventilspulen (12) vorgesehen sind, welche die Ventildome umschließen, und welche axial, also in Richtung der Längsachsen der Ventildome, verschiebbar sind und in einem Bereich zwischen einer Auflagefläche des Halterahmens für die Ventilspulen und der Ventilspule elastomere Körper (176) vorgesehen sind, welche beim Zusammenfügen von Halterahmen und Hydraulikblock durch axiales Verschieben der Ventilspulen komprimiert werden, wobei zwischen den Elastomerkörpern und den Ventilspulen flächige Halteelemente vorgesehen sind, welche so gestaltet sind, dass im nicht durch die Ventilspulen komprimierten Zustand ein Herausfallen der Spulen aus dem Halterahmen durch eine Anlagefläche (1720) verhindert wird, wobei die flächigen Haltelemente nur im besagten unkomprimierten Zustand an den Anlageflächen anliegen.
27. Elektrohydraulisches Steuergerät nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass reibgeschweißter Deckel (8) die Elektronikaufnahme des Reglers (14) verschließt.
28. Elektrohydraulisches Steuergerät nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitelemente mit dem flächigen Kühlelement durch Verstemmung befestigt werden.
9. Elektrohydraulisches Steuergerät nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass dieses die Merkmale nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 18 aufweist.
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