WO2024126382A1 - Steuergerät und verfahren zur montage des steuergeräts - Google Patents

Steuergerät und verfahren zur montage des steuergeräts Download PDF

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WO2024126382A1
WO2024126382A1 PCT/EP2023/085149 EP2023085149W WO2024126382A1 WO 2024126382 A1 WO2024126382 A1 WO 2024126382A1 EP 2023085149 W EP2023085149 W EP 2023085149W WO 2024126382 A1 WO2024126382 A1 WO 2024126382A1
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WO
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circuit board
housing
pins
housing element
control device
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Application number
PCT/EP2023/085149
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Schilli
Gunter Braun
Michael Funk
Michael Frankmann
Jochen Mueller
Sascha Bader
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • H05K5/0069—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus provided with connectors and printed circuit boards [PCB], e.g. automotive electronic control units having connector relating features for connecting the connector pins with the PCB or for mounting the connector body with the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14322—Housings specially adapted for power drive units or power converters wherein the control and power circuits of a power converter are arranged within the same casing

Definitions

  • the invention relates to a control device whose advantageous structural design enables particularly simple and production-friendly assembly.
  • the invention also relates to a method for assembling such a control device.
  • Control units are known in many different ways from the state of the art.
  • control units are known that have several circuit boards arranged parallel to one another in a housing.
  • the circuit boards are typically electrically contacted using connector strips with angled connector pins and are also mechanically fixed within the housing of the control unit.
  • control device with the features of claim 1 has the advantage that the essential components of the control device are arranged one above the other in a sandwich-like manner such that they can be joined one after the other in one and the same joining or assembly direction.
  • the connector pins used for electrically contacting the at least one circuit board can also be used for positioning and fixing the at least one circuit board in the housing of the control device.
  • a control device has at least one, in particular two circuit carriers in the form of printed circuit boards arranged parallel one above the other in an interior of the housing, which are at least indirectly electrically contacted with plug pins arranged in a first housing element, wherein the plug pins extend in a direction running perpendicular to the plane of the at least one printed circuit board at least up to the level of the at least one printed circuit board and are designed as press-in pins on the side facing the at least one printed circuit board, which interact with press-in openings in the at least one printed circuit board, and wherein the plug pins within the interior of the housing are designed as straight plug pins whose longitudinal axes run perpendicular to the plane of the at least one printed circuit board.
  • the first housing element consists of plastic, wherein the connector pins are fixed in place in certain areas by overmolding, and wherein the connector pins are formed in the area of connector connections of the first housing element for external contacting of the control unit.
  • a particularly secure assembly of the (second) circuit board arranged at a distance from the first housing element when two circuit boards are present is achieved if the circuit board facing away from the first housing element can be aligned to the connector pins by means of guide and locking elements running parallel to the connector pins and perpendicular to the plane of the circuit board.
  • the guide and locking elements are designed in the shape of a pin and are connected to the first housing element on the housing side via a clamping or press-fit connection.
  • the pin-shaped design allows Minimize the cross-section or size of the guide and locking elements in the plane of the circuit boards.
  • the first housing element is designed on the side facing the at least one circuit board as a flat housing element having a housing base, which is protruded from by the at least one circuit board, and that the first housing element is connected to a hood-shaped second housing element which accommodates the at least one circuit board.
  • the two circuit boards which are designed, for example, in the form of a logic circuit board and a power circuit board, when there are two circuit boards, it is provided that the two circuit boards are electrically contacted with one another by means of a connector having a socket element and a plug element, which have a joining direction running parallel to the connector pins.
  • control unit additionally has a substantially flat EMC shielding element.
  • a substantially flat motor contact module is provided for contacting the control unit with motor connections of an electric motor, wherein the joining directions of both the EMC shielding element and the motor contact module run perpendicular to the plane of the at least one circuit board.
  • the motor contact module in order to easily contact or mount the motor contact module with the control unit, is provided with additional press-in pins that run parallel to the connector pins and that can be electrically contacted with the circuit board, with the motor contact module being arranged outside the housing and the additional press-in pins penetrating the housing in the area of through-openings.
  • the invention furthermore also includes a method for assembling a control device designed according to the invention as described so far, wherein the method comprises at least the following steps: In a first step, the first housing element having the connector pins is provided and aligned such that the longitudinal axes of the connector pins are aligned vertically.
  • the at least one circuit board is then electrically connected to the connector pins by joining press-in zones of the connector pins to the press-in openings of the at least one circuit board, wherein the at least one circuit board is moved perpendicular to the longitudinal axes of the press-in pins.
  • the second, hood-shaped housing element is connected to the first housing element by slipping the first housing element over the at least one circuit board in a direction running perpendicular to the plane of the at least one circuit board.
  • a more preferred development of the method provides that the EMC shielding element is mounted on the first housing element before the assembly of the at least one circuit board.
  • the motor contact module is connected to the housing and electrically contacted with the circuit board.
  • a particularly good thermal load capacity of the control unit is achieved if a thermal coupling is formed at least indirectly between at least some of the heat-generating components on the at least one circuit board and the housing by means of a thermally conductive adhesive.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a control unit
  • Fig. 2 is a longitudinal section through the control unit according to Fig. 1 and
  • Fig. 9 shows, in perspective representations, successive assembly steps for assembling the control unit shown in Figs. 1 and 2.
  • the control unit 10 shown in Figs. 1 and 2 is used in particular for automotive applications and is used there, for example, in the context of electric steering systems in which the control unit 10 is connected to an electric motor (not shown) for actuating the steering.
  • the control unit 10 comprises a multi-part housing 12 with a first housing element 13 serving to electrically contact the control unit 10 and a hood-shaped second housing element 14 connected to the first housing element 13. While the first housing element 13 consists of plastic and is manufactured by injection molding, the second housing element 14 preferably consists of metal, in particular it is designed as an aluminum die-cast part.
  • the first housing element 13 is essentially designed as a flat housing element 13 with a housing base 16, from which several plug connections 15 to 17 protrude on the outside of the housing 12, with which the control unit 10 can be connected to a vehicle-side mating plug or mating plugs.
  • a large number of plug lugs designed as stamped parts with plug pins 18 to 20 are arranged within the plug connections 15 to 17, which serve to electrically contact the control unit 10 and which are molded around by the plastic material of the first housing element 13 in the area of the plug connections 15 to 17, and which extend into the interior 22 of the housing 12.
  • the plug pins 18 to 20 are each designed as straight or pin-shaped connector pins 18 to 20 with longitudinal axes 24 arranged parallel to one another.
  • the connector pins 18 to 20 have, as can be seen particularly clearly from Fig. 3, essentially two different lengths running in the direction of the longitudinal axis 24, such that the connector pins 18 and 19 are used to contact a first circuit board 26 arranged in the interior 22 and lower in the drawing plane of Fig. 1, and the connector pins 20 are used to contact a second circuit board 28, also arranged in the interior 22 and upper in the drawing plane of Fig. 2.
  • the two circuit boards 26 and 28, which serve as circuit carriers, are arranged parallel to one another, with the circuit board planes running perpendicular to the longitudinal axes 24 of the connector pins 18 to 20. While the first circuit board 26 is designed as a logic circuit board, the second circuit board 28 serves as a so-called power circuit board.
  • the connector pins 18 to 20 are each designed as press-in pins 30 on the side facing the two circuit boards 26 and 28 and have press-in zones 31 for the circuit boards 26, 28, as shown in Fig. 3.
  • the first housing element 13 is essentially designed as a flat component and has a circumferential recess 34 on the side facing the second housing element 14, into which the second housing element 14 dips with a housing collar 35 for fastening to the first housing element 13 and is fastened there by means of a sealing adhesive 36 or sealed in a media-tight manner.
  • the EMC shielding element 38 which is produced using a punching/bending process, is essentially designed as a flat component with elevations 39, which can be seen in Fig. 3, and has elastically deformable retaining tabs 40 on the circumference, which, when joined to the housing 12, lie electrically conductively on the inner circumference of the second housing element 14 and position and fix the EMC shielding element 38 to the second housing element 14.
  • the two circuit boards 26 and 28 are also electrically connected to one another by means of a connector 42.
  • the connector 42 which is preferably designed as a so-called B2B connector, has a socket element 43 and a plug element 44, which are connected to the two circuit boards 26 and 28 and are preferably mounted in a floating manner in the circuit board plane.
  • a joining direction corresponding to the double arrow 45 between the socket element 43 and the plug element 44 runs parallel to the direction of the longitudinal axes 24 of the connector pins 18 to 20.
  • guide and locking elements 46 are arranged within the housing 12 for guiding and positioning the second circuit board 28.
  • the guide and locking elements 46 are pin-shaped with longitudinal axes 48 running parallel to the longitudinal axes 24 and consist of two elements 51, 52, wherein one element 51 is arranged essentially above the second circuit board 28 and the circuit board 28 is penetrated by pins in the region of through-holes (not shown) in the circuit board 28 in order to be connected to the second element 52, which extends in the direction of the first housing element 13.
  • the second element 52 of the guide and locking elements 46 is in turn connected to the side facing the first housing element 13 via a clamping or
  • the second housing element 14 has a housing wall 56 which runs radially around an axis 55 on the end face opposite the first housing element 13.
  • a substantially flat, horseshoe-shaped motor contact module 58 is connected to the control unit 10.
  • the motor contact module 58 serves as an electrical interface between an electric motor (not shown) of a steering system and the second circuit board 28.
  • the motor contact module 58 has collecting funnels 59 on its upper side facing away from the second housing element 14 for plug-in contacts (not shown) on the motor side, which can be electrically contacted with the second circuit board 28 via additional press-in pins 61.
  • the longitudinal axes 62 of the additional press-in pins 61 run parallel to the longitudinal axes 24 of the plug pins 18 to 20, with the additional press-in pins 61 in the second Housing element 14 formed through openings penetrate and press-in openings 63 of the second circuit board 28 visible in Fig. 9 can be pressed in to form electrical contact.
  • the first housing element 13 is positioned for the assembly process in such a way that the longitudinal axes 24 of the connector pins 18 to 20 run or are arranged vertically.
  • a fixing adhesive 64 which can be seen in Fig. 2 between the first housing element 13 and the EMC shielding element 38, is applied to the first housing element 13 in some areas.
  • the EMC shielding element 38 is then joined to the first housing element 13, with the connector pins 18 to 20 passing through openings 66 formed in the EMC shielding element 38, and the EMC shielding element 38 being pressed or pressed onto the fixing adhesive 64 (Fig. 3).
  • the joining direction of the EMC shielding element 38 runs perpendicular to the plane of the circuit boards 26, 28.
  • a thermally conductive adhesive 67 is applied to the elevations 39 of the EMC shielding element 38, which serves for the thermal coupling of the components (not shown) arranged on the first circuit board 26 which generate heat during operation of the control unit 10.
  • the (lower) circuit board 26 is then assembled as shown in Fig. 4, with the connector pins 18 and 19 entering the press-in openings 68 formed in the first circuit board 26.
  • the connector pins 20 penetrate through openings 69 on the first circuit board 26.
  • the second (upper) circuit board 28 is then assembled with the connector pins 20 and the electrical contact is formed between the socket element 43 and the plug element 44 of the connector 42. To do this, the second circuit board 28 is moved in the joining direction 70 running parallel to the longitudinal axes 24 of the connector pins 18 and 19, with the guide and locking elements 46 supporting the alignment and joining process. In the axial end position of the second circuit board 28, the press-in zones 31 of the connector pins 20 dip into press-in openings 72 of the upper circuit board 28.
  • a heat-conducting medium 74 (thermally conductive adhesive), which can only be seen in Figs. 2 and 7, is applied or dispensed onto the upper side of the second circuit board 28 facing away from the first housing element 13 in the areas in which, during operation of the control device 10, heat-generating components on the second circuit board 28 are to be thermally connected to the second housing element 14 for heat dissipation.
  • the second housing element 14 is then joined to the first housing element 13 in the axial direction, i.e. in the direction of the longitudinal axes 24 of the connector pins 18 to 20, wherein the retaining tabs 40 of the EMC shielding element 38 are elastically deformed by the inside of the second housing element 14 and come into contact with the second housing element 14.
  • the motor contact module 58 is then assembled from the outside of the housing 12 (Fig. 9) in a joining direction that is perpendicular to the plane of the two circuit boards 26, 28.
  • the additional press-in pins 61 of the motor contact module 58 are guided through the through-openings 75 (Fig. 9) formed in the second housing element 14 until they reach the press-in openings 63 of the upper circuit board 28. The assembly of the control unit 10 is thus completed.
  • control unit 10 described so far or the assembly of the control unit 10 can be modified or altered in a variety of ways without deviating from the inventive concept.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät (10), mit einem aus wenigstens zwei Gehäuseelementen (13, 14) bestehenden Gehäuse (12), wobei in einem Innenraum (22) des Gehäuses (12) wenigstens ein, insbesondere zwei parallel übereinander angeordnete Schaltungsträger in Form von Leiterplatten (26, 28) angeordnet ist, die mit in einem ersten Gehäuseelement (13) angeordneten Steckerpins (18 bis 20) zumindest mittelbar elektrisch kontaktiert sind, wobei sich die Steckerpins (18 bis 20) in einer senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) verlaufenden Richtung zumindest bis in Höhe der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) erstrecken und auf der der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) zugewandten Seite als Einpresspins (30) ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Titel
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Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, dessen vorteilhafter konstruktiver Aufbau eine besonders einfache und fertigungsgerechte Montage ermöglicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines derartigen Steuergeräts.
Stand der Technik
Steuergeräte, insbesondere auch im Rahmen von Automobil-Anwendungen, sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Art und Weise bekannt. So sind beispielsweise Steuergeräte bekannt, die in einem Gehäuse mehrere, parallel übereinander angeordnete Leiterplatten aufweisen. Die Leiterplatten werden dabei typischerweise mittels Steckerleisten mit abgewinkelten Steckerpins elektrisch kontaktiert und zusätzlich mechanisch innerhalb des Gehäuses des Steuergeräts fixiert.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die wesentlichen Komponenten des Steuergeräts derart sandwichartig übereinander angeordnet sind, dass sie in ein und derselben Füge- bzw. Montagerichtung nacheinander gefügt werden können. Insbesondere können die zur elektrischen Kontaktierung der wenigstens einen Leiterplatte dienenden Steckerpins auch zur Positionierung und Fixierung der wenigstens einen Leiterplatte im Gehäuse des Steuergeräts nutzbar gemacht werden. Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einem erfindungsgemäßes Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen, dass dieses in einem Innenraum des Gehäuses wenigstens einen, insbesondere zwei parallel übereinander angeordnete Schaltungsträger in Form von Leiterplatten aufweist, die mit in einem ersten Gehäuseelement angeordneten Steckerpins zumindest mittelbar elektrisch kontaktiert ist, wobei sich die Steckerpins in einer senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte verlaufenden Richtung zumindest bis in Höhe der wenigstens einen Leiterplatte erstrecken und auf der der wenigstens einen Leiterplatte zugewandten Seite als Einpresspins ausgebildet sind, die mit Einpressöffnungen in der wenigstens einen Leiterplatte Zusammenwirken, und wobei die Steckerpins innerhalb des Innenraums des Gehäuses als geradlinige Steckerpins ausgebildet sind, deren Längsachsen senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte verlaufen.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergeräts sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Konstruktiv bevorzugt ist es, dass das erste Gehäuseelement aus Kunststoff besteht, wobei die Steckerpins durch Umspritzen bereichsweise fixiert aufgenommen sind, und wobei die Steckerpins im Bereich von Steckeranschlüssen des ersten Gehäuseelements zur externen Kontaktierung des Steuergeräts ausgebildet sind.
Eine besonders sichere Montage der beim Vorhandensein von zwei Leiterplatten von dem ersten Gehäuseelement beabstandet angeordneten (zweiten) Leiterplatte wird erzielt, wenn die dem ersten Gehäuseelement abgewandte Leiterplatte mittels parallel zu den Steckerpins und senkrecht zur Ebene der Leiterplatte verlaufender Führungs- und Rastelemente zu den Steckerpins ausrichtbar ist.
In bevorzugter Ausgestaltung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Führungs- und Rastelemente stiftförmig ausgebildet und gehäuseseitig über eine Klemm- bzw. Einpressverbindung mit dem ersten Gehäuseelement verbunden sind. Durch die stiftförmige Ausbildung lässt sich der Querschnitt bzw. die Baugröße der Führungs- und Rastelemente in der Ebene der Leiterplatten minimieren.
In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des ersten Gehäuseelements ist es vorgesehen, dass das erste Gehäuseelement auf der der wenigstens einen Leiterplatte zugewandten Seite als flaches, einen Gehäuseboden aufweisendes Gehäuseelement ausgebildet ist, das von der wenigstens einen Leiterplatte überragt ist, und dass das erste Gehäuseelement mit einem haubenförmigen zweiten Gehäuseelement verbunden ist, das die wenigstens eine Leiterplatte aufnimmt.
Um beim Vorhandensein von zwei Leiterplatten die beiden Leiterplatten, die z.B. in Form einer Logikleiterplatte und einer Powerleiterplatte ausgebildet sind, elektrisch miteinander zu verbinden, ist es vorgesehen, dass die beiden Leiterplatten mittels eines ein Buchsenelement und ein Steckerelement aufweisenden Steckverbinders miteinander elektrisch kontaktiert sind, die eine parallel zu den Steckerpins verlaufende Fügerichtung aufweisen.
Typischerweise ist es erforderlich, Steuergeräte sowohl gegen die Einstrahlung, als auch gegenüber einer Ausstrahlung von elektromagnetischen Wellen zu schützen bzw. auszubilden. Vor diesem Hintergrund weist das Steuergerät zusätzlich ein im Wesentlichen flaches EMV-Abschirmelement auf. Zusätzlich ist eine im Wesentlichen flache Motorkontaktmodul zur Kontaktierung des Steuergeräts mit Motoranschlüssen eines Elektromotors vorgesehen auf, wobei die Fügerichtungen sowohl des EMV-Abschirmelements als auch des Motorkontaktmoduls senkrecht zu der Ebene der wenigstens einen Leiterplatte verlaufen.
In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es zur einfachen Kontaktierung bzw. Montage des Motorkontaktmoduls mit dem Steuergerät vorgesehen, dass das Motorkontaktmodul zusätzliche Einpresspins aufweist, die parallel zu den Steckerpins verlaufen, und die mit der Leiterplatte elektrisch kontaktierbar sind, wobei das Motorkontaktmodul außerhalb des Gehäuses angeordnet und die zusätzlichen Einpresspins das Gehäuse im Bereich von Durchgangsöffnungen durchsetzen. Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Montage eines soweit beschriebenen, erfindungsgemäß ausgebildeten Steuergeräts, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst: In einem ersten Schritt wird das die Steckerpins aufweisende erste Gehäuseelement bereitgestellt und derart ausgerichtet, dass die Längsachsen der Steckerpins senkrecht ausgerichtet sind. Anschließend erfolgt ein elektrisches Verbinden der wenigstens einen Leiterplatte mit den Steckerpins durch Fügen von Einpresszonen der Steckerpins mit den Einpressöffnungen der wenigstens einen Leiterplatte, wobei die wenigstens eine Leiterplatte senkrecht zu den Längsachsen der Einpresspins bewegt werden. Zuletzt erfolgt ein Verbinden des zweiten, haubenförmigen Gehäuseelements mit dem ersten Gehäuseelement durch Überstülpen des ersten Gehäuseelements über die wenigstens einen Leiterplatte in einer senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte verlaufenden Richtung.
Eine bevorzugtere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass vor der Montage der wenigstens einen Leiterplatte das EMV-Abschirmelement auf dem ersten Gehäuseelement montiert wird.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass nach der Montage des zweiten Gehäuseelements das Motorkontaktmodul mit dem Gehäuse verbunden und mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert wird.
Eine besonders gute thermische Belastbarkeit des Steuergeräts wird erzielt, wenn zumindest zwischen einem Teil von wärmeerzeugenden Bauelementen auf der wenigstens einen Leiterplatte und dem Gehäuse mittels eines Wärmeleitklebers zumindest mittelbar eine thermische Ankopplung ausgebildet wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Steuergeräts, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Steuergerät gemäß der Fig. 1 und
Fig. 3 bis
Fig. 9 in jeweils perspektivischen Darstellungen zeitlich aufeinanderfolgende Montageschritte zur Montage des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Steuergeräts.
Ausführungsformen der Erfindung
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Steuergerät 10 dient insbesondere für Automobil-Anwendungen und wird dort beispielhaft im Rahmen von elektrischen Lenkungen eingesetzt, bei denen das Steuergerät 10 mit einem nicht dargestellten Elektromotor zur Betätigung der Lenkung verbunden ist.
Das Steuergerät 10 umfasst ein mehrteilig ausgebildetes Gehäuse 12 mit einem der elektrischen Kontaktierung des Steuergeräts 10 dienenden ersten Gehäuseelement 13 und einem mit dem ersten Gehäuseelement 13 verbundenen, haubenförmigen zweiten Gehäuseelement 14. Während das erste Gehäuseelement 13 aus Kunststoff besteht und im Spritzgussverfahren hergestellt ist, besteht das zweite Gehäuseelement 14 vorzugsweise aus Metall, insbesondere ist es als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet.
Das erste Gehäuseelement 13 ist im Wesentlichen als flaches Gehäuseelement 13 mit einem Gehäuseboden 16 ausgebildet, von dem an der Außenseite des Gehäuses 12 mehrere Steckeranschlüsse 15 bis 17 abragen, mit denen das Steuergerät 10 mit einem fahrzeugseitigen Gegenstecker bzw. fahrzeugseitigen Gegensteckern verbindbar ist. Innerhalb der Steckeranschlüsse 15 bis 17 sind eine Vielzahl, der elektrischen Kontaktierung des Steuergeräts 10 dienende, als Stanzteile ausgebildete Steckerfahnen mit Steckerpins 18 bis 20 angeordnet, die im Bereich der Steckeranschlüsse 15 bis 17 von dem Kunststoffmaterial des ersten Gehäuseelements 13 umspritzt sind, und die sich in den Innenraum 22 des Gehäuses 12 hineinerstrecken. Insbesondere sind die Steckerpins 18 bis 20 jeweils als geradlinig ausgebildete bzw. stiftförmige Steckerpins 18 bis 20 mit parallel zueinander angeordneten Längsachsen 24 ausgebildet. Die Steckerpins 18 bis 20 weisen, wie insbesondere anhand der Fig. 3 besonders deutlich erkennbar ist, im Wesentlichen zwei unterschiedliche, in Richtung der Längsachse 24 verlaufende Längen auf, derart, dass die Steckerpins 18 und 19 der Kontaktierung einer ersten, im Innenraum 22 angeordneten und in der Zeichenebene der Fig. 1 unteren Leiterplatte 26, und die Steckerpins 20 einer zweiten, ebenfalls im Innenraum 22 angeordneten und in der Zeichenebene der Fig. 2 oberen Leiterplatte 28 dient. Die beiden Leiterplatten 26 und 28, die als Schaltungsträger dienen, sind parallel zueinander angeordnet, wobei die Leiterplattenebenen senkrecht zu den Längsachsen 24 der Steckerpins 18 bis 20 verlaufen. Während die erste Leiterplatte 26 als Logikleiterplatte ausgebildet ist, dient die zweite Leiterplatte 28 als sogenannte Powerleiterplatte.
Die Steckerpins 18 bis 20 sind auf der der beiden Leiterplatten 26 und 28 zugewandten Seite jeweils als Einpresspins 30 ausgebildet und weisen in der Fig. 3 erkennbare Einpresszonen 31 für die Leiterplatten 26, 28 auf.
Das erste Gehäuseelement 13 ist mit Ausnahme der Steckeranschlüsse 15 bis 17 im Wesentlichen als flaches Bauteil ausgebildet und weist umfangsseitig auf der dem zweiten Gehäuseelement 14 zugewandten Seite eine umlaufende Vertiefung 34 auf, in die das zweite Gehäuseelement 14 zur Befestigung mit dem ersten Gehäuseelement 13 mit einem Gehäusekragen 35 eintaucht und dort mittels eines Dichtklebers 36 befestigt bzw. mediendicht abgedichtet ist.
Zwischen der ersten Leiterplatte 26 und dem ersten Gehäuseelement 13 ist innerhalb des Innenraums 22 des Gehäuses 12 ein aus Blech, insbesondere aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung bestehendes EMV-Abschirmelement 38 angeordnet. Das im Stanz-/Biegeverfahren hergestellte EMV- Abschirmelement 38 ist im Wesentlichen als flaches Bauteil mit in der Fig. 3 erkennbaren Erhebungen 39 ausgebildet, und weist umfangsseitig elastisch deformierbare Haltelaschen 40 auf, die im gefügten Zustand mit dem Gehäuse 12 am Innenumfang des zweiten Gehäuseelements 14 elektrisch leitend anliegen und das EMV-Abschirmelement 38 zum zweiten Gehäuseelement 14 hin positionieren und fixieren. Die beiden Leiterplatten 26 und 28 sind darüber hinaus mittels eines Steckverbinders 42 elektrisch miteinander kontaktiert. Der vorzugsweise als sogenannter B2B-Steckverbinder ausgebildete Steckverbinder 42 weist ein Buchsenelement 43 sowie ein Steckerelement 44 auf, die mit den beiden Leiterplatten 26 und 28 verbunden und in der Leiterplattenebene vorzugsweise schwimmend gelagert sind. Eine Fügerichtung entsprechend des Doppelpfeils 45 zwischen dem Buchsenelement 43 und dem Steckerelement 44 verläuft parallel zur Richtung der Längsachsen 24 der Steckerpins 18 bis 20.
Weiterhin sind innerhalb des Gehäuses 12 der Führung und Positionierung der zweiten Leiterplatte 28 dienende Führungs- und Rastelemente 46 angeordnet. Die Führungs- und Rastelemente 46 sind stiftförmig mit parallel zu den Längsachsen 24 verlaufenden Längsachsen 48 ausgebildet und bestehen aus zwei Elementen 51 , 52, wobei das eine Elemente 51 im Wesentlichen oberhalb der zweiten Leiterplatte 28 angeordnet ist und die Leiterplatte 28 mit Stiften im Bereich von nicht dargestellten Durchgangsbohrungen der Leiterplatte 28 durchsetzt, um mit dem zweiten Element 52, das sich in Richtung zum ersten Gehäuseelement 13 hin erstreckt, verbunden zu werden. Das zweite Element 52 der Führungs- und Rastelemente 46 ist wiederum auf der dem ersten Gehäuseelement 13 zugewandten Seite über eine Klemm- bzw.
Einpressverbindung mit in dem ersten Gehäuseelement 13 ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 54 verbindbar.
Das zweite Gehäuseelement 14 weist auf der dem ersten Gehäuseelement 13 gegenüberliegenden Stirnseite eine radial um eine Achse 55 umlaufende Gehäusewand 56 auf. Innerhalb der Gehäusewand 56, jedoch außerhalb des Innenraums 22 des Gehäuses 12, ist ein im Wesentlichen flaches, hufeisenförmiges Motorkontaktmodul 58 mit dem Steuergerät 10 verbunden. Das Motorkontaktmodul 58 dient als elektrische Schnittstelle zwischen einem nicht dargestellten Elektromotor einer Lenkung und der zweiten Leiterplatte 28. Hierzu weist das Motorkontaktmodul 58 auf seiner dem zweiten Gehäuseelement 14 abgewandten Oberseite Auffangtrichter 59 für nicht dargestellte motorseitige Steckkontakte auf, die über zusätzliche Einpresspins 61 elektrisch mit der zweiten Leiterplatte 28 kontaktierbar sind. Weiterhin verlaufen die Längsachsen 62 der zusätzlichen Einpresspins 61 parallel zu den Längsachsen 24 der Steckerpins 18 bis 20, wobei die zusätzlichen Einpresspins 61 in dem zweiten Gehäuseelement 14 ausgebildete Durchgangsöffnungen durchsetzen und in der Fig. 9 erkennbare Einpressöffnungen 63 der zweiten Leiterplatte 28 elektrisch kontaktierend einpressbar sind.
Die Montage des soweit beschriebenen Steuergeräts 10 wird nachfolgend anhand der Figurenfolge der Fig. 3 bis 9 mit Blick auf die wesentlichen Schritte wie folgt erläutert:
Zunächst wird das erste Gehäuseelement 13 für den Montageprozess derart positioniert, dass die Längsachsen 24 der Steckerpins 18 bis 20 senkrecht verlaufen bzw. angeordnet sind. Anschließend wird ein in der Fig. 2 zwischen dem ersten Gehäuseelement 13 und dem EMV-Abschirmelement 38 erkennbarer Fixierkleber 64 auf das erste Gehäuseelement 13 bereichsweise aufgebracht. Danach erfolgt das Fügen des EMV-Abschirmelements 38 mit dem ersten Gehäuseelement 13, wobei in dem EMV-Abschirmelement 38 ausgebildete Durchbrüche 66 von den Steckerpins 18 bis 20 durchsetzt werden, und wobei das EMV-Abschirmelement 38 auf den Fixierkleber 64 eingedrückt bzw. eingepresst wird (Fig. 3). Die Fügerichtung des EMV-Abschirmelements 38 verläuft senkrecht zur Ebene der Leiterplatten 26, 28.
Als nächstes wird auf die Erhebungen 39 des EMV-Abschirmelements 38 ein Wärmeleitkleber 67 aufgebracht, welcher der thermischen Ankopplung von den auf der ersten Leiterplatte 26 angeordneten, beim Betrieb des Steuergeräts 10 wärmeerzeugenden, nicht dargestellten Bauelementen dient.
Anschließend erfolgt entsprechend der Darstellung der Fig. 4 eine Montage der (unteren) Leiterplatte 26, wobei die Steckerpins 18 und 19 in die in der ersten Leiterplatte 26 ausgebildeten Einpressöffnungen 68 eintauchen. Dabei durchsetzen die Steckerpins 20 Durchgangsöffnungen 69 an der ersten Leiterplatte 26.
Ergänzend wird erwähnt, dass in der Darstellung der Fig. 4 aus Vereinfachungsgründen das zuvor gefügte EMV-Abschirmelement 38 nicht dargestellt ist. In einem nächsten Montageschritt entsprechend der Fig. 5 erfolgt anschließend eine Montage der zweiten (oberen) Leiterplatte 28 mit den Steckerpins 20 sowie das Ausbilden der elektrischen Kontaktierung zwischen dem Buchsenelement 43 und dem Steckerelement 44 des Steckverbinders 42. Hierzu wird die zweite Leiterplatte 28 in der parallel zu den Längsachsen 24 der Steckerpins 18 und 19 verlaufenden Fügerichtung 70 bewegt, wobei die Führungs- und Rastelemente 46 den Ausricht- und Fügeprozess unterstützen. In der axialen Endposition der zweiten Leiterplatte 28 tauchen die Einpresszonen 31 der Steckerpins 20 in Einpressöffnungen 72 der oberen Leiterplatte 28 ein.
Anschließend erfolgt ein Aufbringen bzw. Dispensen von lediglich in den Fig. 2 und 7 erkennbarem Wärmeleitmedium 74 (Wärmeleitkleber) auf die dem ersten Gehäuseelement 13 abgewandte Oberseite der zweiten Leiterplatte 28 in den Bereichen, in denen beim Betrieb des Steuergeräts 10 wärmeerzeugende Bauelemente auf der zweiten Leiterplatte 28 thermisch zur Entwärmung mit dem zweiten Gehäuseelement 14 verbunden werden sollen.
Entsprechend der Darstellung der Fig. 8 erfolgt anschließend das Fügen des zweiten Gehäuseelements 14 mit dem ersten Gehäuseelement 13 in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Längsachsen 24 der Steckerpins 18 bis 20, wobei die Haltelaschen 40 des EMV-Abschirmelements 38 durch die Innenseite des zweiten Gehäuseelements 14 elastisch deformiert und in Kontakt mit dem zweiten Gehäuseelement 14 gelangen.
Nach der Montage der beiden Gehäuseelemente 13 und 14 erfolgt anschließend die Montage des Motorkontaktmoduls 58 von der Außenseite des Gehäuse 12 her (Fig. 9) in einer senkrecht zur Ebene der beiden Leiterplatten 26, 28 verlaufenden Fügerichtung. Dabei werden die zusätzlichen Einpresspins 61 des Motorkontaktmoduls 58 durch die in dem zweiten Gehäuseelement 14 ausgebildeten Durchgangsöffnungen 75 (Fig. 9) hindurchgeführt, bis diese in die Einpressöffnungen 63 der oberen Leiterplatte 28 gelangen. Somit ist die Montage des Steuergeräts 10 abgeschlossen.
Das soweit beschriebene Steuergerät 10 bzw. die Montage des Steuergeräts 10 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Steuergerät (10), mit einem aus wenigstens zwei Gehäuseelementen (13, 14) bestehenden Gehäuse (12), wobei in einem Innenraum (22) des Gehäuses (12) wenigstens ein, insbesondere zwei parallel übereinander angeordnete Schaltungsträger in Form von Leiterplatten (26, 28) angeordnet sind, die mit in einem ersten Gehäuseelement (13) angeordneten Steckerpins (18 bis 20) zumindest mittelbar elektrisch kontaktiert ist, wobei sich die Steckerpins (18 bis 20) in einer senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) verlaufenden Richtung zumindest bis in Höhe der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) erstrecken und auf der der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) zugewandten Seite als Einpresspins (30) ausgebildet sind, die mit Einpressöffnungen (68, 72) in der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) Zusammenwirken, und wobei die Steckerpins (18 bis 20) innerhalb des Innenraums (22) des Gehäuses (12) als geradlinige Steckerpins (18 bis 20) ausgebildet sind, deren Längsachsen (24) senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) verlaufen.
2. Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (13) aus Kunststoff besteht, in dem die Steckerpins (18 bis 20) durch Umspritzen bereichsweise fixiert aufgenommen sind, wobei die Steckerpins (18 bis 20) im Bereich von Steckeranschlüssen (15 bis 17) des ersten Gehäuseelements (13) zur externen Kontaktierung des Steuergeräts (10) ausgebildet sind.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein von zwei Leiterplatten (26, 28) die dem ersten Gehäuseelement (13) abgewandte Leiterplatte (28) mittels parallel zu den Steckerpins (18 bis 20) und senkrecht zur Ebene der Leiterplatte (28) verlaufender Führungs- und Rastelemente (46) zu den Steckerpins (18 bis 20) ausrichtbar ist. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Rastelemente (46) stiftförmig ausgebildet und gehäuseseitig über eine Klemm- bzw. Einpressverbindung im Bereich von Aufnahmeöffnungen (54) mit dem ersten Gehäuseelement (13) verbunden sind. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (13) auf der der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) zugewandten Seite als flaches, einen Gehäuseboden (16) aufweisendes Gehäuseelement (13) ausgebildet ist, das von der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) überragt ist, und dass das erste Gehäuseelement (13) mit einem haubenförmigen zweiten Gehäuseelement (14) verbunden ist, das die wenigstens eine Leiterplatte (26, 28) aufnimmt. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorhandensein zweier Leiterplatten (26, 28) die beiden Leiterplatten (26, 28) mittels eines ein Buchsenelement (43) und ein Steckerelement (44) aufweisenden Steckverbinders (42) miteinander elektrisch kontaktiert sind, die eine parallel zu den Steckerpins (18 bis 20) verlaufende Fügerichtung aufweisen. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) zusätzlich ein im Wesentlichen flaches EM - Abschirmelement (38) und ein im Wesentlichen flaches Motorkontaktmodul (58) aufweist, die parallel zu der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) angeordnet sind und senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) verlaufende Fügerichtungen zum Gehäuse (12) aufweisen. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorkontaktmodul (58) zusätzliche Einpresspins (61) aufweist, die parallel zu den Steckerpins (18 bis 20) verlaufen, und die der Leiterplatte (28) elektrisch kontaktierbar sind, wobei das Motorkontaktmodul (58) außerhalb der Gehäuseelemente (13, 14) angeordnet ist und die zusätzlichen Einpresspins (61) das Gehäuse (12) im Bereich von Durchgangsöffnungen (75) durchsetzen. Verfahren zur Montage eines Steuergeräts (10), das nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist, umfassend zumindest folgende Schritte:
- Bereitstellen des die Steckerpins (30) aufweisenden ersten Gehäuseelements (13) und senkrechtes Ausrichten der Längsachsen (24) der Steckerpins (18 bis 20)
- elektrisches Verbinden der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) mit den Steckerpins (18 bis 20) durch Fügen von Einpresszonen (31) der Steckerpins (18 bis 20) mit den Einpressöffnungen (68, 72) der Leiterplatte (26, 28), wobei die Leiterplatte (26, 28) senkrecht zu den Längsachsen (24) der Einpresspins (18 bis 20) bewegt wird
- Verbinden des zweiten, haubenförmigen Gehäuseelements (14) mit dem ersten Gehäuseelement (13) durch Überstülpen des zweiten Gehäuseelements (14) über die wenigstens eine Leiterplatte (26, 28) in einer senkrecht zur Ebene der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) verlaufenden Richtung Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Montage der wenigstens einen Leiterplatte (26) das EMV- Abschirmelement (38) auf dem ersten Gehäuseelement (13) positioniert wird. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Montage des zweiten Gehäuseelements (14) das Motorkontaktmodul (58) mit dem Gehäuse (12) verbunden und mit der Leiterplatte (28) elektrisch kontaktiert wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen einem Teil von wärmeerzeugenden Bauelementen auf der wenigstens einen Leiterplatte (26, 28) und dem Gehäuse (12) mittels eines Wärmeleitklebers (67) zumindest mittelbar eine thermische Ankopplung ausgebildet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (28) mittels Führungs- und Rastelementen (46) beim Fügevorgang mit den Steckerpins (18 bis 20) geführt wird.
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