WO2012052233A1 - Steuergerät - Google Patents

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WO2012052233A1 PCT/EP2011/066091 EP2011066091W WO2012052233A1 WO 2012052233 A1 WO2012052233 A1 WO 2012052233A1 EP 2011066091 W EP2011066091 W EP 2011066091W WO 2012052233 A1 WO2012052233 A1 WO 2012052233A1
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recess
housing
rib
mechanical connection
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Volker Luhr
Matthias Faas
Hamed Feridouni
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/0078—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units specially adapted for acceleration sensors, e.g. crash sensors, airbag sensors

Definitions

  • the present invention relates to a control device, in particular a control device with a sensor which is used in motor vehicles.
  • Control devices of the prior art are essentially made of one
  • Printed circuit board constructed with a plug element which is fixed in a housing.
  • a control unit is known from DE 10 2006 006 078 B4, in which the plug element together with the printed circuit board is latched to the housing.
  • DE 42 32 048 C2 discloses a control device whose plug element is clamped together with the printed circuit board between two housing parts. Due to the tolerance levels in the installed state, the plug element and the housing can thereby abut or rattle by vibrations during operation, whereby the function of the control unit is disturbed. Disclosure of the invention
  • control device with the features of claim 1 has the advantage over that the plug element is firmly connected to a housing part by means of a mechanical connection, the one
  • the mechanical connection between the housing part and the plug element has a protruding element and a receiving element with a recess for receiving the protruding element.
  • the recess has a base region, a first wall region and a second wall region, wherein the first Wall region, a first rib and the second wall portion, a second rib is arranged.
  • At least one of the wall portions is formed by a leg and on an outer side of the leg, a slot is arranged.
  • the first rib is arranged offset in the longitudinal direction of the recess to the second rib. Further preferably, the ribs have a blade-shaped end.
  • trained contact ensures improved guidance and force distribution between the protruding element and the receiving element. Furthermore, this prevents mutual rotation or tilting of the components in the mechanical fastening during assembly.
  • the senor is a
  • Rate of rotation sensor and / or an acceleration sensor for detecting the rate of rotation and / or the acceleration of the vehicle in one or more axial directions. Due to the positive and non-positive mechanical connection between the housing and plug element
  • Vibrational disturbances reliably suppressed during vehicle operation and thus ensures a continuously reliable sensor function in the control unit.
  • a plurality of ribs are arranged parallel to each other on each of the wall regions. Further preferably, the ribs are perpendicular to the
  • Plug element and the housing part provided a plurality of mechanical connections. Further preferably, each of the housing parts is connected by means of a mechanical connection with the plug element.
  • a reliable and rattle-free fixation is provided with permanent contact between the male member and one or both housing parts, which also withstands high vibration loads during operation of the vehicle.
  • control device 1 according to a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to Figures 1 to 4.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a control device 1 according to a preferred embodiment of the invention, in which the individual
  • the control device 1 comprises a housing 2 with a first housing part 20 and a second housing part 21 and a printed circuit board 3 arranged therebetween.
  • the printed circuit board 3 is connected both mechanically and electrically to a plug element 4 having a plurality of contacts 40 ,
  • the circuit board 3 and the connector element 4 comprehensive assembly is then connected by a mechanical connection 5 with a housing part.
  • the mechanical connection 5 has a protruding element 50 with a width B which is formed on the first housing part 20 and a receiving element 51 with a recess 7 formed on the plug element 4.
  • the recess 7 has a base region 9, a first wall region 10 and a second
  • a protruding second rib 12 is arranged at the first wall portion 10 of the recess 7, a protruding first rib 1 1 and the second wall portion 30 of the recess 7, a protruding second rib 12 is arranged.
  • the first rib 11 is also arranged offset in the longitudinal direction XX of the recess 7 relative to the second rib 12.
  • the first and second ribs 1 1, 12 each have a blade-like end 14. Due to the blade-like ends 14 of the first and second ribs 1 1, 12, a linear positive contact between the protruding element 50 and the receiving element 51 is provided.
  • a plurality of ribs 1 1, 12 may be arranged parallel to one another on each wall region 10, 30 of the recess 7.
  • the wall portion 10 is formed by a leg 8 and on an outer side 16 of the leg 8, a slot 6 is arranged.
  • a slot 6 is arranged through the slot 6, the cross section of the leg 8 is reduced, so that its elastic deformation is made possible with little force.
  • a resilient leg 8 is formed.
  • the first and second ribs 1 1, 12 project in each case with a height H out of the first wall region 10 or the second wall region 30 of the recess 7.
  • the heights H are in this case dimensioned such that the width B (see FIG. 2) of the projecting element 50 is slightly larger than a remaining opening dimension C of the recess 7 of the receiving element 51.
  • housing part 20 inserted and connected thereto by means of the mechanical connection 5 (see Figure 2). After removing the pressing device, the second housing part 21 is then positioned on the plug member 4 and the first housing part 20 and screwed by means of self-tapping screws 24 with this and the first housing part 20.
  • a rotation rate sensor and / or acceleration sensor (not visible in FIG. 1) for detecting the rotation rate and / or
  • Housing 20 and a plurality of mechanical connections 5 are provided.
  • both the first housing part 20 and the second housing part 21 by means of the mechanical connection 5 with the plug element
  • Compound 5 are here designed so that a permanently stable, fixed fixation is ensured.
  • the invention provides a control unit 1, in particular for use in motor vehicles, which by the inventive design of the mechanical connection 5 a lifetime reliable contact ensured between the plug element 4 and the housing 2.
  • a control unit 1 in particular for use in motor vehicles, which by the inventive design of the mechanical connection 5 a lifetime reliable contact ensured between the plug element 4 and the housing 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem ersten Gehäuseteil (20) und einem zweiten Gehäuseteil (21), eine im Gehäuse (2) angeordnete Leiterplatte (3), ein Steckerelement (4) mit einer Vielzahl von Kontakten (40), welches sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der Leiterplatte (3) verbunden ist, und einen schwingungsempfindlichen Sensor, wobei das Steckerelement (4) mit einem der Gehäuseteile (20, 21) mittels einer mechanischen Verbindung (5) fest verbunden ist, wobei die mechanische Verbindung (5) ein vorstehendes Element (50) und ein Aufnahmeelement (51) mit einer Ausnehmung (7) zur Aufnahme des vorstehenden Elements (50) aufweist, wobei die Ausnehmung (7) einen Basisbereich (9), einen ersten Wandbereich (10) und einen zweiten Wandbereich (30) aufweist und wobei am ersten Wandbereich (10) eine erste Rippe (11) und am zweiten Wandbereich (30) eine zweite Rippe (12) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Steuergerät Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere ein Steuergerät mit einem Sensor, das bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Steuergeräte des Standes der Technik sind im Wesentlichen aus einer
Leiterplatte mit einem Steckerelement aufgebaut, die in einem Gehäuse fixiert ist. Ein derartiges Steuergerät ist aus der DE 10 2006 006 078 B4 bekannt, bei der das Steckerelement samt Leiterplatte mit dem Gehäuse verrastet ist. Die DE 42 32 048 C2 offenbart ein Steuergerät, dessen Steckerelement samt Leiterplatte zwischen zwei Gehäuseteilen eingeklemmt ist. Aufgrund der Toleranzmaße im verbauten Zustand können das Steckerelement und das Gehäuse hierbei durch Vibrationen während des Betriebs aneinanderstoßen bzw. klappern, wodurch die Funktion des Steuergeräts gestört wird. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das Steckerelement mit einem Gehäuseteil mittels einer mechanischen Verbindung fest verbunden ist, die ein
Aneinanderstoßen bzw. Klappern benachbarter Bauteile und daraus
resultierende Funktionsstörungen des Steuergeräts verhindert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuseteil und dem Steckerelement ein vorstehendes Element und ein Aufnahmeelement mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des vorstehenden Elements aufweist. Hierbei weist die Ausnehmung einen Basisbereich, einen ersten Wandbereich und einen zweiten Wandbereich auf, wobei am ersten Wandbereich eine erste Rippe und am zweiten Wandbereich eine zweite Rippe angeordnet ist. Dies ermöglicht eine dauerhaft stabile, vibrationsresistente und einfach zu montierende Befestigung des Steckerelements am Gehäuseteil, sowie eine zeit- und kosteneffiziente Fertigung des gesamten Steuergeräts. Ferner ist hierdurch möglich, einen schwingungsempfindlichen Sensor in das Steuergerät zu integrieren, bei dem keine Gefahr einer Fehlfunktion durch Vibrationen o. ä. des Gehäuses und/oder des Steckerelementes gegeben ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer der Wandbereiche durch einen Schenkel gebildet und an einer Außenseite des Schenkels ist ein Schlitz angeordnet. Durch diese Formgebung wird eine elastische Verformung des Schenkels beim Einfügen des Steckerelements in das Gehäuseteil ohne großen Kraftaufwand ermöglicht. Somit wird zusätzlich eine kraftschlüssige Befestigung aufgrund der Federfunktion des Schenkels bereitgestellt, die einen permanenten Kontakt mit sehr hoher Dauerhaltbarkeit bei jeder Toleranzlage sicherstellt. Ferner kann die Leiterplatte samt Steckerelement mit den Gehäuseteilen auf einfache Weise verbunden werden, ohne
Spannungen zwischen Kontakten des Steckerelements und der Leiterplatte zu erzeugen.
Weiterhin bevorzugt ist die erste Rippe in Längsrichtung der Ausnehmung versetzt zur zweiten Rippe angeordnet. Weiterhin bevorzugt weisen die Rippen ein schneidenförmiges Ende auf. Durch die versetzte und linienförmig
ausgebildete Berührung wird eine verbesserte Führung sowie Kraftverteilung zwischen dem vorstehenden Element und dem Aufnahmeelement gewährleistet. Ferner wird dadurch ein gegenseitiges Verdrehen bzw. Verkippen der Bauteile in der mechanischen Befestigung bei der Montage verhindert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor ein
Drehraten-Sensor und/oder ein Beschleunigungssensor zur Erfassung der Drehrate und/oder der Beschleunigung des Fahrzeugs in einer oder mehreren Achsrichtungen. Durch die formschlüssige und kraftschlüssige mechanische Verbindung zwischen Gehäuse und Steckerelement werden
schwingungstechnische Störungen beim Fahrzeugbetrieb zuverlässig unterdrückt und somit eine kontinuierlich betriebssichere Sensorfunktion im Steuergerät gewährleistet.
Vorzugsweise sind an jedem der Wandbereiche jeweils mehrere Rippen parallel zueinander angeordnet. Weiterhin bevorzugt verlaufen die Rippen senkrecht zur
Längsrichtung der Ausnehmung. Hierdurch kann eine verbesserte Kraftverteilung in der mechanischen Verbindung mit einer entsprechend der Anzahl der Rippen reduzierten Belastung pro Rippe bereitgestellt werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem
Steckerelement und dem Gehäuseteil mehrere mechanische Verbindungen vorgesehen. Weiterhin bevorzugt ist jedes der Gehäuseteile mittels einer mechanischen Verbindung mit dem Steckerelement verbunden. Somit wird eine betriebssichere und klapperfreie Fixierung mit permanentem Kontakt zwischen dem Steckerelement und einem oder beiden Gehäuseteilen bereitgestellt, die auch hohen Vibrationsbelastungen im Betrieb des Fahrzeugs standhält.
Zeichnung Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Steuergeräts, eine Darstellung der mechanischen Verbindung zwischen Steckerelement und Gehäuseteil des Steuergeräts von Figur 1 eine vergrößerte Darstellung der mechanischen Verbindung von Figur 2, und eine weitere Darstellung der mechanischen Verbindung.
Ausführungsform der Erfindung Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 bis 4 ein Steuergerät 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Steuergeräts 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die einzelnen
Bauteil-Komponenten zur besseren Verdeutlichung auseinandergezogen dargestellt sind. Wie aus Figur 1 ersichtlich, umfasst das Steuergerät 1 ein Gehäuse 2 mit einem ersten Gehäuseteil 20 und einem zweiten Gehäuseteil 21 sowie eine dazwischen angeordnete Leiterplatte 3. Die Leiterplatte 3 ist sowohl mechanisch als auch elektrisch mit einem Steckerelement 4 mit einer Vielzahl von Kontakten 40 verbunden. Die die Leiterplatte 3 und das Steckerelement 4 umfassende Baugruppe ist dann mittels einer mechanischen Verbindung 5 mit einem Gehäuseteil verbunden. Wie aus der vergrößerten Darstellung von Figur 2 ersichtlich, weist die mechanische Verbindung 5 ein vorstehendes Element 50 mit einer Breite B, das am ersten Gehäuseteil 20 ausgebildet ist, sowie ein am Steckerelement 4 ausgebildetes Aufnahmeelement 51 mit einer Ausnehmung 7 auf. In der
Ausnehmung 7 ist das vorstehende Element 50 aufgenommen. Die Ausnehmung 7 weist einen Basisbereich 9, einen ersten Wandbereich 10 und einen zweiten
Wandbereich 30 auf. Am ersten Wandbereich 10 der Ausnehmung 7 ist eine vorstehende erste Rippe 1 1 und am zweiten Wandbereich 30 der Ausnehmung 7 eine vorstehende zweite Rippe 12 angeordnet. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist die erste Rippe 1 1 zudem in Längsrichtung X-X der Ausnehmung 7 versetzt zur zweiten Rippe 12 angeordnet. Zudem weisen die ersten und zweiten Rippen 1 1 , 12 jeweils ein schneidenartiges Ende 14 auf. Aufgrund der schneidenartigen Enden 14 der ersten und zweiten Rippen 1 1 ,12 wird ein linienförmiger formschlüssiger Kontakt zwischen dem vorstehenden Element 50 und dem Aufnahmeelement 51 bereitgestellt. Alternativ können an jedem Wandbereich 10, 30 der Ausnehmung 7 auch jeweils mehrere Rippen 1 1 , 12 parallel zueinander angeordnet sein. Wie aus Figur 3 weiter ersichtlich, ist der Wandbereich 10 durch einen Schenkel 8 gebildet und an einer Außenseite 16 des Schenkels 8 ist ein Schlitz 6 angeordnet. Durch den Schlitz 6 wird der Querschnitt des Schenkels 8 reduziert, sodass dessen elastische Verformung mit geringer Kraft ermöglicht wird. Hierdurch wird ein federnder Schenkel 8 gebildet. Die ersten und zweiten Rippen 1 1 , 12 ragen jeweils mit einer Höhe H aus dem ersten Wandbereich 10 bzw. dem zweiten Wandbereich 30 der Ausnehmung 7 heraus. Die Höhen H sind hierbei so bemessen, dass die Breite B (siehe Figur 2) des vorstehenden Elements 50 etwas größer als ein verbleibendes Öffnungsmaß C der Ausnehmung 7 des Aufnahmeelements 51 ausgebildet ist.
Bei der Montage des Steuergeräts 1 wird das Steckerelement 4 samt Leiterplatte
3 zuerst mittels einer Pressvorrichtung in einen Ausschnitt 22 des ersten
Gehäuseteils 20 eingefügt und mit diesem mittels der mechanischen Verbindung 5 (siehe Figur 2 ) verbunden. Nach Entfernen der Pressvorrichtung wird das zweite Gehäuseteil 21 danach auf dem Steckerelement 4 und dem ersten Gehäuseteil 20 positioniert und mittels selbstfurchenden Schrauben 24 mit diesem und dem ersten Gehäuseteil 20 verschraubt. Darüber hinaus ist im Steuergerät 1 ein in der Figur 1 nicht sichtbar dargestellter Drehraten-Sensor und/oder Beschleunigungssensor zur Erfassung der Drehrate und/oder
Beschleunigung des Fahrzeugs angeordnet. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können alternativ zwischen dem Steckerelement 4 und dem
Gehäuseteil 20 auch mehrere mechanische Verbindungen 5 vorgesehen werden. Darüber hinaus kann sowohl das erste Gehäuseteil 20 als auch das zweite Gehäuseteil 21 mittels der mechanischen Verbindung 5 mit dem Steckerelement
4 verbunden werden.
Bei der Montage des Steuergeräts 1 wird beim Einfügen des vorstehenden Elements 50 und des Aufnahmeelements 51 der mechanischen Verbindung 5 mittels der Pressvorrichtung eine definierte Kraft aufgebracht. Durch diese Kraftein Wirkung wird der Schenkel 8 des Aufnahmeelements 51 , wie in Figur 4 dargestellt, in Richtung eines Pfeils A elastisch bzw. federnd aufgebogen und bewirkt somit neben dem formschlüssigen einen zusätzlichen kraftschlüssigen Kontakt zwischen dem vorstehenden Element 50 und dem Aufnahmeelement 51 der mechanischen Verbindung 5. Alle Toleranzmaße der mechanischen
Verbindung 5 sind hierbei so ausgelegt, dass eine dauerhaft stabile, feste Fixierung sichergestellt ist.
Somit wird erfindungsgemäß ein Steuergerät 1 , insbesondere zum Einsatz bei Kraftfahrzeugen bereitgestellt, das durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der mechanischen Verbindung 5 einen lebenslang zuverlässigen Kontakt zwischen dem Steckerelement 4 und dem Gehäuse 2 gewährleistet. Dadurch können ein vibrationsbedingtes Klappern aneinanderstoßender Bauteile sowie daraus resultierende Fehlfunktionen oder Störungen, bei Steuergeräten mit integrierten schwingungsempfindlichen Sensoren, vermieden werden.

Claims

Ansprüche
1 . Steuergerät, umfassend:
ein Gehäuse (2) mit einem ersten Gehäuseteil (20) und einem zweiten Gehäuseteil (21 ),
- eine im Gehäuse (2) angeordnete Leiterplatte (3),
ein Steckerelement (4) mit einer Vielzahl von Kontakten (40), welches sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der Leiterplatte (3) verbunden ist, und
einen schwingungsempfindlichen Sensor,
- wobei das Steckerelement (4) mit einem der Gehäuseteile (20, 21 )
mittels einer mechanischen Verbindung (5) fest verbunden ist, wobei die mechanische Verbindung (5) ein vorstehendes Element (50) und ein Aufnahmeelement (51 ) mit einer Ausnehmung (7) zur Aufnahme des vorstehenden Elements (50) aufweist,
- wobei die Ausnehmung (7) einen Basisbereich (9), einen ersten
Wandbereich (10) und einen zweiten Wandbereich (30) aufweist und wobei am ersten Wandbereich (10) eine erste Rippe (1 1 ) und am zweiten Wandbereich (30) eine zweite Rippe (12) angeordnet ist.
2. Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Wandbereiche (10, 30) durch einen Schenkel (8) gebildet ist und an einer Außenseite (16) des Schenkels (8) ein Schlitz (6) angeordnet ist.
3. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Rippe (1 1 ) in Längsrichtung (X-X) der
Ausnehmung (7) versetzt zur zweiten Rippe (12) angeordnet ist.
4. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drehraten-Sensor und/oder ein Beschleunigungssensor ist.
5. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (1 1 , 12) ein schneidenförmiges Ende (14) aufweisen.
6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass an jedem Wandbereich (10, 30) der Ausnehmung (7) jeweils mehrere Rippen (1 1 , 12) parallel zueinander angeordnet sind.
7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rippen (1 1 , 12) senkrecht zur Längsrichtung der Ausnehmung (7) verlaufen.
8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen dem Steckerelement (4) und dem
Gehäuseteil (20, 21 ) mehrere mechanische Verbindungen (5) vorgesehen sind.
9. Steuergerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, das jedes der Gehäuseteile (20, 21 ) mittels einer mechanischen Verbindung (5) mit dem Steckerelement (4) verbunden ist.
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