WO2013064285A1 - Elektronikmodul zum betrieb im getriebe - Google Patents

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WO2013064285A1
WO2013064285A1 PCT/EP2012/067164 EP2012067164W WO2013064285A1 WO 2013064285 A1 WO2013064285 A1 WO 2013064285A1 EP 2012067164 W EP2012067164 W EP 2012067164W WO 2013064285 A1 WO2013064285 A1 WO 2013064285A1
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WO
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electronic module
transmission
cup housing
housing
vehicle
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Application number
PCT/EP2012/067164
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Gerhaeusser
Martin Kowatsch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to EP12762559.8A priority patent/EP2774462A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0026—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units
    • H05K5/0082—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units specially adapted for transmission control units, e.g. gearbox controllers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/0003—Arrangement or mounting of elements of the control apparatus, e.g. valve assemblies or snapfittings of valves; Arrangements of the control unit on or in the transmission gearbox
    • F16H61/0006—Electronic control units for transmission control, e.g. connectors, casings or circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
    • H05K5/0204—Mounting supporting structures on the outside of casings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/064—Hermetically-sealed casings sealed by potting, e.g. waterproof resin poured in a rigid casing

Definitions

  • the present invention relates to electronic modules for vehicles.
  • the present invention relates to an electronic module for controlling a transmission or transmission part or a transmission component.
  • the present invention relates to an electronic module for operation in a transmission, in particular at least partially in a transmission fluid, a transmission having an inventive electronic module and a vehicle.
  • automatic transmissions in motor vehicles also use electronic modules and sensors for controlling and regulating the transmission function.
  • Conventional electronic modules for controlling automatic transmissions in motor vehicles can be used directly in the gearbox and must thus be able to withstand high thermal and mechanical loads.
  • such electronic modules usually have direct contact with the transmission fluid, for example aggressive ATF oil (Automatic Transmission Fluid).
  • Conventional electronic modules for use in the transmission must therefore also be set up to be able to withstand this transmission fluid.
  • Conventional transmission control modules for automatic transmissions regularly consist of an electronics module (iTCU - Integrated Transmission Control Unit), possibly one or more EC motor controller, and further include sensors, connectors, electrical connection technology and mechanical
  • Carrier structures and positioning elements are Carrier structures and positioning elements.
  • Known electronic modules for operation in the transmission are usually realized using hermetically sealed steel housings, in particular to protect the electronics disposed in the housing against transmission fluid.
  • An electrical connection technology for example to oil-tight sensors, is usually produced by means of stamped grid.
  • Transmission control modules are usually designed very gear or customized and are developed individually for each particular transmission project, which may be due solely to the geometry of an individual transmission. Due to this individual planning and production, a module arranged in the gearbox requires a high level
  • Electronic modules or electronic controllers for transmissions can also be implemented as so-called printed circuit board control devices, which can be arranged for example in the engine compartment instead of in the transmission itself.
  • An electronic module for current transmission projects for example, also contain the control electronics for an EC motor (EC - Electronic Commutated).
  • EC motor EC - Electronic Commutated
  • Such a motor is used to drive an oil pump in the gearbox and operates in a power range of currently 250 W to 800 W.
  • an electronic module for a vehicle in particular for the control of a transmission or a transmission function, a transmission for a vehicle, comprising an inventive electronic module, and a vehicle, comprising an inventive electronic module, and / or a transmission according to the invention according to the independent claims
  • the present invention thus enables the simple
  • Design electronic module such as its housing, for example as a cup case, this housing can be the integrated electronic
  • a cup housing can in particular combine a high mechanical stability with a high heat spreading capacity, so that the cooling of electronic components in the electronic module is improved.
  • Improved heat dissipation is particularly preferred in the case of EC motor controllers, which may include substantially all electronic components and, in particular, power electronics components to drive an EC motor.
  • the power unit for example a B6 bridge, bridge driver,
  • Power supply LI N / CAN bus interface
  • microprocessor for Commutation calculation signal evaluation for sensors, for example HALL sensors, currents, voltages and polarity reversal protection.
  • a cup housing is used for this purpose.
  • Cup housing in this case usually has a substantially flat bottom surface, which is preferably able to deliver thermal energy to another element.
  • a substantially flat bottom surface which is preferably able to deliver thermal energy to another element.
  • Electronic components introduced into the cup housing which are arranged for example on a circuit board. These electronic components can be attached to the housing base via suitable heat conduction, for example a heat-conductive adhesive or the like, which thus realizes a preferred thermal contact between the electronic components and the bottom of the cup housing.
  • the side opposite the bottom of the cup housing has in this case a large-area opening for introducing the components into the cup housing.
  • the introduced components are then cast with a suitable potting material, for example of a curing, electrically insulating and in particular ATF-resistant plastic compound.
  • connection elements which is an electrical Konnekttechnik located in the cup housing
  • a cup housing may have one or more through openings which regularly from the open side to the
  • Mounting possibility such as a screw for screwing the cup housing with its flat bottom on the
  • the openings in this case, e.g. an upwardly raised cylindrical wall, so that potting material in the cup housing can not escape from the opening.
  • Cup housing or the electronic components therein realized become.
  • the cup base itself may provide a spreading of the heat flow over its entire surface.
  • Cup housing makes it possible to screw a module according to the invention directly to the heat sink, for example to a hydraulic control unit in the gearbox or to a housing part of the transmission.
  • a transmission control unit can receive control signals via a simple LIN or CAN bus connection or, for example, send it to an EC motor controller module. By appropriate control, an EC motor rotates subsequently in a desired direction with a desired
  • Electronic modules can be realized by known technology, for example printed circuit board technology in SMT (surface mount technology).
  • a good heat connection of the circuit board or individual electronic elements such as transistors, for example MOSFET transistors, can be realized on the cup bottom.
  • a suitably designed cup base may in this case provide a good heat spread, for example have a thickness of 2 mm, whereby it ensures a low thermal resistance and a good connection to a heat sink.
  • the electronic components in the cup housing such as a populated printed circuit board of an EC motor controller, are inserted into the cup housing and thereby sealed with e.g. a thermally conductive
  • Adhesive contacted with the bottom of the cup housing, so that a preferred heat conduction from the components of the circuit board to
  • the cup housing is potted with a suitable potting material.
  • the potting material and the material of the cup housing should in this case in particular be insensitive to transmission fluid.
  • a connection using ribbon cable connectors In addition to a connection of electronic components in the cup housing using pins is provided in the context of the present invention, for example, in an iTCU, a connection using ribbon cable connectors.
  • the circuit board in the cup housing corresponding connectors have, which are also potted with the potting material in the cup housing, but are arranged such that they still protrude after casting from the cast material so as to a single or repeated Konnektieren with suitable complementary ribbon cable connectors to enable.
  • the electronic module can be integrated into the transmission control module via a simple, floating plastic holder.
  • Actuators, communication connections and power can be realized via known ribbon cable connectors, which can be easily plugged at least on the electronics module.
  • a transmission fluid in general usually presents itself as an insulating, thus electrically non-conductive liquid.
  • this gear oil may contain metal particles that are caused by abrasion of the gears and bearings in the transmission.
  • Ribbon cable connectors plugged onto connection elements adequately shield the connection elements of small metal particles or metal shavings in the gear oil in order to prevent possible short-circuiting of these metal chips on the connection elements.
  • a cover can be provided which cover as a single pin elements executed connecting elements or cover and thus protect against contact with the metal elements located in the transmission oil.
  • Transmission control module type can manufacture. Essentially identical electronic modules (iTCU / EC motor controllers), if necessary individually parameterized, can be used for various transmission projects, whereby scale effects can be realized and a time-to-market can be drastically reduced.
  • iTCU / EC motor controllers if necessary individually parameterized, can be used for various transmission projects, whereby scale effects can be realized and a time-to-market can be drastically reduced.
  • FIG. 1c shows an exemplary electronic module in a cup housing
  • FIGS 2a to d an exemplary embodiment of an electronic module with
  • FIGS. 3a, b show further exemplary embodiments of an electronic module according to the present invention.
  • Figure la shows a known electronic module or transmission control unit for installation in a transmission.
  • the electronic module is exemplified as
  • Micro hybrid module formed with a ceramic circuit board, housed in a hermetically sealed steel housing and with steel pins as
  • the housing is hereby preferably adapted to the special configuration of the stamped grid. Furthermore, the housing ensures sufficient cooling of the electronic module.
  • Figure lb shows a metal housing for an electronic module, which is electrically connected via inserted, one-piece pin strips.
  • the pins can in this case preferably be gold-plated in order to provide a corrosion protection against aggressive fluids.
  • Figure lc shows a cup housing to illustrate the schematic
  • Cup housing 4 has a large-scale bottom side 6, which is adapted to deliver heat from the interior of the cup housing 4 to another component. Opposite the bottom side 6 is opening side 8, which essentially provides a large-area opening into the interior of the cup housing 4.
  • opening side 8 Opposite the bottom side 6 is opening side 8, which essentially provides a large-area opening into the interior of the cup housing 4.
  • FIG. 1c by way of example, in the center of the cup housing 4, there is a fastening opening 12, designed as a cylindrical metal opening with a circular cross section. Mounting opening 12 is continuous and thus allows the introduction of a fastening opening 12, designed as a cylindrical metal opening with a circular cross section. Mounting opening 12 is continuous and thus allows the introduction of a
  • Fastening for example, a screw, for example, coming from the opening side 8 in the direction of the bottom side. 6
  • Mounting hole 12 protrude and engage, for example, in a suitable opening with thread and so the cup housing 4 at another
  • Fix component for example tighten.
  • a preferred heat dissipation of the cup housing 4 by the bolted heat sink is possible.
  • FIGS. 2a-d show an exemplary embodiment of an electronic module with flat-ribbon plug connectors according to the present invention.
  • FIG. 2 a shows a circuit carrier 16, by way of example a printed circuit board or a printed circuit board, with individual discretely applied electronic components.
  • Circuit carrier 16 has as connecting elements 10 by way of example flat-ribbon connector, which are suitably fastened to the circuit carrier 16, for example soldered. Further electronic components can be mounted, for example, on the underside of the circuit carrier 16, which is not visible in FIG. 2a.
  • An opening 12 b is provided in circuit carrier 16, which is adapted to receive the mounting opening 12 of cup housing 4. In particular, the diameter of the attachment opening 12 of the cup housing 4 is smaller than the diameter of the opening 12b.
  • FIG. 2b shows the empty cup housing 4. On the inside of the
  • Base side 6 of the cup housing 4 is applied adhesive material 18, exemplified as a thermally conductive adhesive material 18 is formed.
  • Circuit substrate 16 is inserted from the opening side 8 forth in the cup housing 4 and connected using the adhesive material 18 with this thermally conductive, z. B. adhered to the inner bottom side of the cup housing 4.
  • Circuit carrier 16 results from Figure 2c.
  • Connecting elements 10 projects as far out of the cup housing 4 or
  • connection elements after filling with potting material 14 can still provide your connection function.
  • suitable potting material 14 is subsequently introduced into the cup housing 4 via the opening side 8 and thus electrically isolates circuit carrier 16 in the cup housing 4. Only the connection elements 10 protrude from the potting material 14, as does the attachment opening 12. FIG. 2d thus adjusts invention
  • Electronic module 2 which can be attached and operated at a suitable location in a transmission.
  • FIGS 3a, b show further exemplary embodiments of a
  • FIG. 3a may represent an EC motor controller module element.
  • Electronic module 2 according to the invention as a finished EC motor controller module according to FIG. 3b. Also, the electronic module 2 is suitable for operation in a transmission, in particular in a transmission fluid.
  • connection elements 10 Shown schematically in FIG. 3b is a cover element 20 which covers the connection elements 10 designed as individual pin elements and thus protects against contact with metal elements located in the transmission oil.

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Abstract

Elektronikmodul (2) für ein Fahrzeug, aufweisend ein Bechergehäuse (4) und einen Schaltungsträger (16) mit zumindest einem Anschlusselement (10), wobei der Schaltungsträger (16) im Bechergehäuse (4) angeordnet und mit einem Vergussmaterial (14) vergossen ist, wobei das zumindest eine Anschlusselement (10) aus dem Vergussmaterial (14) herausragt und zum Anschluss von zumindest einem Leitelement ausgebildet sind, und wobei das Elektronikmodul (2) im Getriebe angeordnet und betreibbar ist.

Description

Elektronikmodul zum Betrieb im Getriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronikmodule für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektronikmodul zur Steuerung eines Getriebes oder Getriebeteils bzw. einer Getriebekomponente. Weiter
insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektronikmodul zum Betrieb in einem Getriebe, insbesondere zumindest teilweise in einer Getriebeflüssigkeit, ein Getriebe aufweisend ein erfindungsgemäßes Elektronikmodul sowie ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Durch die immer weiter fortschreitende Automatisierung von Fahrzeugfunktionen sowie die Bereitstellung von Komfortfunktionen werden vormals rein mechanisch arbeitende Komponenten immer häufiger mit einer elektronischen Ansteuerung versehen. Komplexe Funktionszusammenhänge und Abläufe können somit für einen Fahrzeugbenutzer, zum Beispiel den Fahrer, transparent durch die Steuerelektronik vorgenommen werden.
So verwenden Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen gleichfalls Elektronikmodule und Sensoren zur Steuerung und Regelung der Getriebefunktion. Herkömmliche Elektronikmodule zur Steuerung von Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen können direkt im Getriebe eingesetzt werden und müssen hierdurch hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten können. Für solche Elektronikmodule ergibt sich außerdem meist ein direkter Kontakt mit der Getriebeflüssigkeit, beispielsweise aggressivem ATF-ÖI (Automatic Transmission Fluid). Herkömmliche Elektronikmodule zum Einsatz im Getriebe müssen somit auch gleichfalls eingerichtet sein, dieser Getriebeflüssigkeit widerstehen zu können.
Bekannte Getriebesteuerungsmodule für Automatikgetriebe bestehen regelmäßig aus einem Elektronikmodul (iTCU - integrated Transmission Control Unit), eventuell einem oder mehrerer EC-Motoren-Controller, und weisen im Weiteren Sensoren, Stecker, elektrische Verbindungstechnik sowie mechanische
Trägerstrukturen und Positionierungselemente auf.
Bekannte Elektronikmodule zum Betrieb im Getriebe, werden meist unter Verwendung von hermetisch dichten Stahlgehäusen realisiert, insbesondere um die im Gehäuse angeordnete Elektronik gegen Getriebeflüssigkeit zu schützen. Eine elektrische Verbindungstechnik, beispielsweise zu öldichten Sensoren, wird meist mittels Stanzgitter hergestellt. Getriebesteuerungsmodule sind meist sehr getriebe- bzw. kundenspezifisch ausgebildet und werden insbesondere für jedes Getriebeprojekt einzeln entwickelt, was allein der Geometrie eines individuellen Getriebes geschuldet sein kann. Aufgrund dieser individuellen Planung und Fertigung erfordert ein im Getriebe angeordnetes Modul einen hohen
Entwicklungsaufwand bzw. Werkzeugaufwand für seine Herstellung.
Elektronikmodule bzw. elektronische Steuerungen für Getriebe können auch als sogenannte Leiterplattensteuergeräte implementiert sein, welche beispielsweise im Motorraum anstatt im Getriebe selbst angeordnet sein können. Die Anbindung eines solchen, außerhalb eines Getriebes angeordneten, Elektronikmoduls z.B. ausgebildet als Leiterplattensteuergerät, an im Getriebe befindliche Sensorik und Aktuatorik, wird dabei meist über einen Kabelbaum bereitgestellt. Aufgrund einer einfachen individuellen Ausgestaltung und Planung eines Kabelbaumes für ein Fahrzeug kann ein derartiges Elektronikmodul bzw. Leiterplattensteuergerät für mehrere, insbesondere unterschiedliche, Getriebeprojekte einsetzbar sein. Eine Varianz bezüglich unterschiedlicher Getriebe wird hierbei über die individuelle Ausgestaltung des Kabelbaumes bereitgestellt, welcher sehr leicht an ein individuelles Getriebeprojekt anpassbar ist.
Ein Elektronikmodul für aktuelle Getriebeprojekte kann beispielsweise auch die Ansteuerelektronik für einen EC-Motor (EC - Electronic Commutated) enthalten. Ein solcher Motor wird zum Antrieb einer Ölpumpe im Getriebe verwendet und arbeitet in einem Leistungsbereich von derzeit 250 W bis 800 W.
Offenbarung der Erfind Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, ein nach außen standardisiertes Elektronikmodul bereitzustellen, welches jedoch intern hochgradig individuell ausgestaltbar ist und insbesondere über eine Möglichkeit verfügt, sich in bevorzugter Weise an eine Wärmesenke anbinden zu lassen, um eine ausreichende Entwärmung des Elektronikmoduls, hier vor allem der iTCU und des EC-Motor-Controllers, bereitzustellen.
Demgemäß wird ein Elektronikmodul für ein Fahrzeug, insbesondere für die Steuerung eines Getriebes oder einer Getriebefunktion, ein Getriebe für ein Fahrzeug, aufweisend ein erfindungsgemäßes Elektronikmodul, sowie ein Fahrzeug, aufweisend ein erfindungsgemäßes Elektronikmodul, und/oder ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß den unabhängigen Ansprüchen
bereitgestellt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, das einfache
Variantenmanagement eines Leiterplattensteuergerätes in das im Getriebe angeordnete Elektronikmodul zu übernehmen. Durch eine geeignete
Ausgestaltung Elektronikmoduls, beispielsweise seines Gehäuses, zum Beispiel als Bechergehäuse, kann dieses Gehäuse das integrierte elektronische
Steuergerät aufnehmen und beispielsweise über eine Schraubverbindung direkt an ein weiteres Hydrauliksteuergerät des Automatikgetriebes oder ein
Gehäuseteil des Getriebes anbinden. Hierdurch kann eine bevorzugte
Entwärmung gegenüber bekannten Lösungen sowie eine erhöhte Flexibilität bezüglich des zur Verfügung stehenden Einbauraumes realisiert werden.
Ein Bechergehäuse kann hierbei insbesondere eine hohe mechanische Stabilität mit einem hohen Wärmespreizvermögen kombinieren, so dass die Entwärmung von elektronischen Bauteilen im Elektronikmodul verbessert wird. Eine verbesserte Entwärmung ist besonders im Falle von EC-Motoren-Controllern bevorzugt, welche im Wesentlichen alle elektronischen Komponenten und insbesondere auch Leistungselektronikkomponenten aufweisen können, um einen EC-Motor anzusteuern. Derartige Komponenten sind beispielsweise das Leistungsteil, zum Beispiel eine B6- Brücke, Brückentreiber,
Spannungsversorgung, LI N/CAN- Bus-Schnittstelle, Mikroprozessor für Kommutierungsberechnung, Signalauswertung für Sensoren, zum Beispiel HALL-Sensoren, Ströme, Spannungen und Verpolschutz.
Erfindungsgemäß findet hierzu ein Bechergehäuse Verwendung. Ein
Bechergehäuse weist hierbei meist eine im Wesentlichen ebene Bodenfläche auf, welche bevorzugt thermische Energie an ein weiteres Element abzugeben vermag. Im Bechergehäuse, insbesondere auf der Bodenfläche sind
Elektronikkomponenten in das Bechergehäuse eingebracht, die beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Diese Elektronikkomponenten können über geeignete Wärmeleitmittel, beispielsweise einen Wärme leitenden Kleber oder dergleichen, am Gehäuseboden befestigt sein, welcher somit einen bevorzugten thermischen Kontakt zwischen den Elektronikkomponenten und dem Boden des Bechergehäuses realisiert.
Die dem Boden des Bechergehäuses gegenüberliegende Seite weist hierbei eine großflächige Öffnung zum Einbringen der Komponenten in das Bechergehäuse auf. Besonders bevorzugt werden die eingebrachten Komponenten anschließend mit einem geeigneten Vergussmaterial, beispielsweise aus einer aushärtenden, elektrisch isolierenden und insbesondere ATF-resistenten Kunststoffmasse, vergossen.
Aus der Gießmasse ragen im Weiteren Anschlusselemente heraus, welche eine elektrische Konnektierung der sich im Bechergehäuses befindlichen
Elektronikkomponenten bereitstellen. Für eine bevorzugte Anbindung an eine Wärmesenke kann ein Bechergehäuse eine oder mehrere durchgehende Öffnungen aufweisen, welche regelmäßig von der offenen Seite zur
geschlossenen Bodenseite geführt werden und die Aufnahme einer
Befestigungsmöglichkeit wie beispielsweise eines Schraubelementes zum Anschrauben des Bechergehäuses mit seiner flachen Unterseite an der
Wärmesenke bereitstellen. Die Öffnungen weisen hierbei z.B. eine nach oben hochgezogenen zylinderförmige Wandung auf, so dass Vergussmaterial im Bechergehäuse nicht aus der Öffnung heraustreten kann.
Durch ein Anschrauben kann eine bevorzugte thermische Anbindung des Bechergehäuses an eine Wärmesenke und somit eine Entwärmung des
Bechergehäuses bzw. der darin befindlichen Elektronikkomponenten realisiert werden. Der Becherboden selbst mag hierbei eine Spreizung des Wärmestroms über seine gesamte Fläche bereitstellen. Eine Anschrauböffnung im
Bechergehäuse ermöglicht es, ein erfindungsgemäßes Modul direkt an der Wärmesenke, zum Beispiel an ein Hydrauliksteuergerät im Getriebe oder an ein Gehäuseteil des Getriebes, anzuschrauben.
Ein Getriebesteuergerät kann über eine einfache LIN- oder CAN-Bus-Anbindung Steuersignale erhalten oder aber beispielsweise auch an ein EC-Motor- Controllermodul senden. Durch entsprechende Ansteuerung dreht sich ein EC- Motor nachfolgend in eine gewünschte Richtung mit einer gewünschten
Drehzahl. Die Elektronikkomponenten eines erfindungsgemäßen
Elektronikmoduls können hierbei durch bekannte Technologie, zum Beispiel Leiterplattentechnologie in SMT (surface mount technology) realisiert werden.
Durch die Verwendung und den Einbau in ein metallenes Bechergehäuse lässt sich eine gute Wärmeanbindung der Leiterplatte bzw. einzelner elektronischer Elemente wie beispielsweise Transistoren, zum Beispiel MOSFET-Transistoren, an den Becherboden realisieren. Ein geeignet ausgestalteter Becherboden mag hierbei eine gute Wärmespreizung bereitstellen, beispielsweise eine Dicke von 2 mm aufweisen, wodurch er einen geringen Wärmewiderstand sowie eine gute Anbindung an eine Wärmesenke gewährleistet.
Die Elektronikkomponenten im Bechergehäuse, beispielsweise eine bestückte Leiterplatte eines EC-Motoren-Controllers, werden in das Bechergehäuse eingelegt bzw. eingeklebt und hierdurch mit z.B. einem wärmeleitfähigen
Klebemittel mit dem Boden des Bechergehäuses kontaktiert, so dass eine bevorzugte Wärmeleitung von den Komponenten der Leiterplatte zum
Becherboden gewährleistet ist. Nachfolgend wird das Bechergehäuse mit einem geeigneten Vergussmaterial vergossen. Das Vergussmaterial sowie das Material des Bechergehäuses sollen hierbei insbesondere unempfindlich gegenüber Getriebeflüssigkeit sein. Durch den Verguss einer Leiterplatte bzw. von elektronischen Komponenten des Elektronikmoduls im Bechergehäuse kann/können diese vor Beschädigung und vor Medien wie beispielsweise dem Getriebeöl geschützt werden. Ein Anschluss der Elektronikkomponenten erfolgt z.B. durch aus dem
Vergussmaterial herausragende Anschlusselemente. Im Falle von EC-Motor- Controllern werden exemplarisch zwei Hochstrompins für die
Versorgungsspannung, drei Hochstrompins für den Anschluss des EC-Motors, zwei Logikpins für die Anbindung an LIN- oder CAN-Bus sowie fünf Pins zur
Versorgung von Sensoren, beispielsweise der HALL-Sensoren im EC-Motor verwendet.
Neben einer Anbindung von Elektronikkomponenten im Bechergehäuse unter Verwendung von Pins ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, beispielsweise bei einer iTCU, auch eine Anbindung unter Verwendung von Flachbandkabel- Steckverbindern vorgesehen. Hierzu mag beispielsweise die Leiterplatte im Bechergehäuse entsprechende Steckverbinder aufweisen, welche gleichfalls mit dem Vergussmaterial im Bechergehäuse vergossen werden, jedoch derart angeordnet sind, dass diese nach einem Verguss aus dem Gussmaterial noch derart herausragen, um ein einmaliges oder wiederholtes Konnektieren mit geeigneten komplementären Flachbandkabel-Steckverbindern zu ermöglichen.
Das Elektronikmodul kann über eine einfache, schwimmende Kunststoffhalterung in das Getriebesteuerungsmodul integriert sein. Eine Anbindung von Sensoren,
Aktuatoren, Kommunikationsverbindungen und Stromversorgung kann über bekannte Flachbandkabel-Steckverbindungen realisiert werden, welche zumindest am Elektronikmodul einfach gesteckt werden können. Eine Getriebeflüssigkeit allgemein stellt sich meist als eine isolierende, somit elektrisch nicht leitfähige Flüssigkeit dar. Jedoch enthält dieses Getriebeöl unter Umständen Metallpartikel, die durch Abrieb an den Zahnrädern und Lagern im Getriebe entstehen. Auf Anschlusselemente aufgesteckte Flachbandkabel- Steckverbindungen schirmen die Anschlusselemente von kleinen, im Getriebeöl befindlichen Metallpartikeln bzw. Metallspänen ausreichend ab, um einen möglichen Kurzschluss durch diese Metallspäne an den Anschlusselementen zu unterbinden. Alternativ kann ein Abdeckelement vorgesehen sein, welches als einzelne Pinelemente ausgeführte Anschlusselemente abdecken bzw. bedecken und so vor einem Kontakt mit den im Getriebeöl befindlichen Metallelementen schützen kann. Eine gegebenenfalls geforderte Varianz im Getriebe selbst lässt sich somit durch individuelle Ausgestaltung von angeschlossenen Flachbandkabeln realisieren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit ein einfaches
Änderungsmanagement, da insbesondere keine hochautomatisierten
Herstellungslinien benötigt werden, welche nur jeweils einen speziellen
Getriebesteuerungsmodultyp fertigen können. Im Wesentlichen identische Elektronikmodule (iTCU / EC-Motor-Controller), gegebenenfalls individuell parametrisiert, können für verschiedene Getriebeprojekte verwendet werden, wodurch sich Skaleneffekte realisieren lassen sowie eine Time-to- Market drastisch reduziert werden kann.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figuren la, b exemplarische Gehäuseformen von Elektronikmodulen;
Figur lc ein exemplarisches Elektronikmodul in einem Bechergehäuse;
Figuren 2a bis d eine exemplarische Ausgestaltung eines Elektronikmoduls mit
Flachband-Steckverbindungen gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Figuren 3a,b weitere exemplarische Ausgestaltungen eines Elektronikmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur la zeigt ein bekanntes Elektronikmodul bzw. Getriebesteuergerät zum Einbau in ein Getriebe. Das Elektronikmodul ist hierbei exemplarisch als
Mikrohybridmodul mit einer Keramikleiterplatte ausgebildet, in einem hermetisch verschlossenen Stahlgehäuse untergebracht und mit Stahlpins als
Anschlusselemente versehen. Das Gehäuse ist hierbei bevorzugt auf die spezielle Ausgestaltung der Stanzgitter adaptiert. Weiterhin stellt das Gehäuse eine ausreichende Entwärmung des Elektronikmoduls sicher.
Figur lb zeigt ein Metallgehäuse für ein Elektronikmodul, welches über eingesetzte, einstückige Pinleisten elektrisch anbindbar ist. Die Pins können hierbei bevorzugt vergoldet sein, um einen Korrosionsschutz gegenüber aggressiven Fluiden bereitzustellen.
Figur lc zeigt ein Bechergehäuse zur Verdeutlichung des schematischen
Aufbaus der erfindungsgemäßen Elektronikmodule.
Bechergehäuse 4 weist eine großflächige Bodenseite 6 auf, welche geeignet ist, Wärme aus dem Inneren des Bechergehäuses 4 an eine weitere Komponente abzugeben. Der Bodenseite 6 gegenüber liegt Öffnungsseite 8, welche im Wesentlichen eine großflächige Öffnung in das Innere des Bechergehäuses 4 bereitstellt. In Figur lc exemplarisch in der Mitte des Bechergehäuses 4 angeordnet ist eine Befestigungsöffnung 12, ausgebildet als eine zylinderförmige Metallöffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt. Befestigungsöffnung 12 ist hierbei durchgehend und ermöglicht somit das Einbringen eines
Befestigungsmittels, beispielsweise eines Schraubelementes, zum Beispiel von der Öffnungsseite 8 herkommend in Richtung der Bodenseite 6.
Auf der Bodenseite 6 kann das Befestigungsmittel wiederum aus der
Befestigungsöffnung 12 herausragen und beispielsweise in eine geeignete Öffnung mit Gewinde eingreifen und so das Bechergehäuse 4 an einer weiteren
Komponente fixieren, zum Beispiel festschrauben. Durch eine großflächige Auflage der Bodenseite 6 auf der angeschraubten Komponente ist eine bevorzugte Entwärmung des Bechergehäuses 4 durch die angeschraubte Wärmesenke möglich.
Eine in Figur lc nicht sichtbare Elektronik befindet sich im Inneren des
Bechergehäuses 4 und ist von Vergussmaterial 14 umschlossen. Aus dem Vergussmaterial 14 ragen in Figur lc exemplarisch fünf Anschlusselemente 10 zur Kontaktierung der Elektronik im Bechergehäuse 4 heraus.
In Figuren 2a-d wird eine exemplarische Ausgestaltung eines Elektronikmoduls mit Flachband-Steckverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Figur 2a zeigt einen Schaltungsträger 16, exemplarisch eine Leiterplatte bzw. ein Printed Circuit Board, mit einzelnen, diskret aufgebrachten Elektronikbauteilen. Schaltungsträger 16 weist als Anschlusselemente 10 exemplarisch Flachband- Verbindungsstecker auf, welche geeignet auf dem Schaltungsträger 16 befestigt, beispielsweise festgelötet sind. Weitere Elektronikbauteile können beispielsweise auf der in Figur 2a nicht einsehbaren Unterseite des Schaltungsträgers 16 angebracht sein. Eine Öffnung 12b ist in Schaltungsträger 16 vorgesehen, welche geeignet ist, die Befestigungsöffnung 12 von Bechergehäuse 4 aufzunehmen. Insbesondere ist der Durchmesser der Befestigungsöffnung 12 des Bechergehäuses 4 kleiner als der Durchmesser von Öffnung 12b.
Figur 2b zeigt das unbefüllte Bechergehäuse 4. Auf der Innenseite der
Bodenseite 6 des Bechergehäuses 4 ist Klebematerial 18 aufgebracht, exemplarisch als wärmeleitfähiges Klebematerial 18 ausgebildet.
Schaltungsträger 16 wird von der Öffnungsseite 8 her in das Bechergehäuse 4 eingelegt und unter Verwendung des Klebematerials 18 mit diesem thermisch leitfähig verbunden, z. B. auf der inneren Bodenseite des Bechergehäuses 4 angeklebt.
Die entsprechende Anordnung des in das Bechergehäuse 4 eingelegten
Schaltungsträgers 16 ergibt sich aus Figur 2c. Die Oberkante des
Anschlusselemente 10 ragt soweit aus dem Bechergehäuse 4 heraus bzw.
schließt derart mit seiner Oberseite ab, so dass die Anschlusselemente nach Befüllung mit Vergussmaterial 14 noch Ihrem Anschlussfunktion bereitstellen können.
Gemäß Fig. 2d wird nachfolgend geeignetes Vergussmaterial 14 über die Öffnungsseite 8 in das Bechergehäuse 4 eingebracht und verschließt somit elektrisch isolierend Schaltungsträger 16 im Bechergehäuse 4. Lediglich die Anschlusselemente 10 ragen aus dem Vergussmaterial 14 heraus, ebenso wie Befestigungsöffnung 12. Figur 2d stellt somit ein erfindungsgemäßes
Elektronikmodul 2 dar, welches an geeigneter Stelle in einem Getriebe befestigt und betrieben werden kann.
Figuren 3a, b zeigen weitere exemplarische Ausgestaltungen eines
Elektronikmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Der bereits ins Bechergehäuse 4 eingebrachte Schaltungsträger 16 der Figur 3a weist exemplarisch eine unterschiedliche Anordnung von Bauelementen auf und verfügt über Anschlusselemente 10 in Form von Anschlusspins. Diese sind besonders für Schweiß- oder Lötverbindungen geeignet. Figur 3a kann beispielsweise ein EC-Motoren-Controller-Modulelement darstellen.
Nach einem Vergießprozess mit Gießmaterial 14 ergibt sich ein
erfindungsgemäßes Elektronikmodul 2 als fertiges EC-Motorencontrollermodul gemäß Figur 3b. Auch das Elektronikmodul 2 ist geeignet zum Betrieb in einem Getriebe, insbesondere in einer Getriebeflüssigkeit.
In Figur 3b schematisch dargestellt ist Abdeckelement 20, welches die als einzelne Pinelemente ausgeführten Anschlusselemente 10 bedecken und so vor einem Kontakt mit im Getriebeöl befindlichen Metallelementen schützen kann.

Claims

Ansprüche
1 . Elektronikmodul (2) für ein Fahrzeug, insbesondere zum Betrieb in einem Getriebe, aufweisend
ein Bechergehäuse (4); und
einen Schaltungsträger (16) mit zumindest einem Anschlusselement (10);
wobei der Schaltungsträger (16) im Bechergehäuse (4) angeordnet und mit einem Vergussmaterial (14) vergossen ist;
wobei das zumindest eine Anschlusselement (10) aus dem
Vergussmaterial (14) herausragt und zum Anschluss von zumindest einem Leitelement ausgebildet sind; und
wobei das Elektronikmodul (2) derart ausgebildet ist, in
Getriebeflüssigkeit betreibbar zu sein.
2. Elektronikmodul gemäß dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das zumindest eine Anschlusselement (10) zum Anschluss eines Flachbandkabelelementes ausgebildet ist.
3. Elektronikmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das zumindest eine Anschlusselement (10) als zumindest ein Anschlußpin, insbesondere für Schweiss- oder Lötverbindung ausgebildet ist.
4. Elektronikmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das
Bechergehäuse aufweisend
eine im Wesentlichen ebene Bodenseite (6);
eine von der Bodenseite (6) hervorragende, vollständig geschlossene Seitenwandung; und eine im Wesentlichen der Bodenfläche entsprechende, dieser gegenüberliegende unverschlossene Öffnungsseite (8);
wobei der Schaltungsträger (16) im vergossenen Zustand im
Wesentlichen im Bereich der Bodenseite (6) angeordnet ist.
Elektronikmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das Bechergehäuse aufweisend;
zumindest eine Anschrauböffnung (12) zum Anschrauben des
Elektronikmoduls (2) an eine weitere Komponente, insbesondere an ein Gehäuseteil eines Fahrzeuggetriebes,
wobei die zumindest eine Anschrauböffnung (12) eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausgestaltung aufweist.
Elektronikmodul gemäß Anspruch 5,
wobei die zumindest eine Anschrauböffnung (12) zwischen Bodenseite (6) und Öffnungsseite (8) des Bechergehäuses (4) verläuft; und
wobei die zumindest eine Anschrauböffnung (12) eine von der Bodenseite (6) hervorragende, vollständig geschlossene Seitenwandung aufweist.
Elektronikmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Elektronikmodul (2) in einem angeschraubten Zustand eingerichtet ist, Wärmeenergie an das Getriebe-Gehäuseteil abzugeben.
Steuergerät für ein Getriebe eines Fahrzeuges, insbesondere zum Betrieb im Getriebe, aufweisend ein Elektronikmodul (2) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.
Getriebe für ein Fahrzeug, aufweisend ein Elektronikmodul gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder ein Steuergerät gemäß Anspruch 8.
10. Fahrzeug, insbesondere Automobil, aufweisend ein Elektronikmodul (2) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, ein Steuergerät gemäß Anspruch 8 und /oder ein Getriebe gemäß Anspruch 9.
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